GWSF-EuSWAP70 基因表达：开启拟南芥灰霉抗性提升的新征程

为解决桉树易受病虫害侵害、传统育种耗时久且转基因研究处于起步阶段的问题，研究人员开展了利用人工 GWSF 启动子增强桉树 EuSWAP70 基因及其他抗病基因表达的研究。结果显示，转基因拟南芥灰霉抗性增强，GWSF-EuSWAP70 植株抗性更强，为桉树抗病育种提供参考。

　　在广袤的植物世界里，桉树作为一种具有重要经济价值的木本植物，广泛种植于全球各地。它不仅为造纸、建筑等行业提供原材料，还在生态保护方面发挥着重要作用。然而，桉树的种植面临着诸多挑战，其中病虫害的侵袭尤为严重。像由葡萄孢属真菌（Botrytis cinerea）引起的灰霉病，常常给桉树的生长带来巨大威胁，导致产量大幅下降，给种植者造成严重的经济损失。传统的育种方法如同一场漫长的马拉松，耗时费力，难以满足快速应对病虫害的需求。在此背景下，植物遗传工程技术应运而生，成为了科学界攻克难题的新希望。

为了探寻增强桉树抗病能力的有效途径，岭南师范学院、中国林业科学研究院速生树木研究所等机构的研究人员展开了深入研究。他们将目光聚焦于 SWAP70 基因，这个在植物防御反应中被发现可能具有关键作用的基因，希望通过对它的研究，为桉树抗病育种开辟新道路。研究成果发表在《BMC Plant Biology》上，为植物抗病领域提供了新的见解。

研究人员在本次研究中，运用了多种关键技术方法。首先是基因克隆技术，他们从桉树（Eucalyptus grandis）中成功克隆出 EuSWAP70 基因，并构建了包含该基因的表达载体。接着利用农杆菌介导的花序浸染法，将构建好的载体转入拟南芥（Arabidopsis thaliana）中。之后，通过 PCR 技术对转基因植株进行筛选和鉴定，确定基因是否成功转入。最后采用定量 PCR（qPCR）技术，检测不同处理下抗病基因的表达水平。

下面来看看具体的研究结果：

• 卡那霉素抗性筛选：研究人员通过农杆菌介导的花序浸染法转化野生型拟南芥，将 T₀代种子播种在含卡那霉素的培养基上进行筛选。结果发现，T₁代绿苗与黄苗比例约为 1.8:1，T₂代显著转变为 19:1，从中筛选出约 3:1 比例的 T₁代单拷贝转基因植株，培育得到 T₂、T₃代植株，且 T₃代绿苗率超 99% 的植株被确定为纯合株系，这表明转基因操作成功，且遗传稳定。
• PCR 检测结果：对 T₀代拟南芥植株叶片 DNA 进行 PCR 扩增，成功分离出 706bp 的 EuSWAP70 片段，野生型植株则无此片段，证明 EuSWAP70 基因成功转入拟南芥基因组；同时，还分离出 200bp 的 GWSF 启动子片段，说明 GWSF 启动子也成功转入。
• 灰霉抗性测试：对野生型和 T₃代转基因拟南芥进行灰霉测试，用台盼蓝染色观察叶片感染情况。结果显示，转基因植株对灰霉的抗性更强，感染症状出现时间比野生型植株延迟 2 - 3 小时。进一步测量叶片穿孔面积，发现不同植株在不同处理时间的穿孔面积百分比差异显著，按穿孔面积百分比排序为：野生型植株 > CaMV35S-EuSWAP70 转基因植株 > GWSF-EuSWAP70 转基因植株，表明 GWSF 启动子能有效调控 EuSWAP70 基因表达，增强拟南芥对灰霉病的抗性。
• 抗病基因转录活性：研究不同诱导剂处理下 GWSF-EuSWAP70 和 CaMV35S-EuSWAP70 转基因拟南芥中 10 个抗病基因的相对表达水平。结果发现，无诱导剂处理时，GWSF-EuSWAP70 转基因植株中抗病基因表达水平更高，尤其是 NPR1 和 ChiB 基因。经不同诱导剂处理后，各基因表达水平变化不同，如灰霉（B. cinerea，BC）处理使 GWSF-EuSWAP70 转基因植株中 NPR1 和 ChiB 基因表达大幅增加，聚类分析将抗病基因分为三类。综合分析得出，BC 处理基因表达活性最高，SA 处理最低，且 SA 和 Eth 预处理会降低转基因植株在 BC 处理下的抗病基因表达。

在研究结论与讨论部分，研究人员发现，GWSF-EuSWAP70 转基因拟南芥对灰霉病的抗性显著增强，症状发展延迟。不同转基因植株中抗病基因的表达受诱导剂影响，GWSF-EuSWAP70 转基因植株在诱导剂处理下，抗病基因表达更高效。同时，研究还揭示了 ChiB、NPR1、EuSWAP70 和 EDS4 等基因在植物防御反应中可能起关键作用。

这项研究具有重要意义，它不仅为植物防御系统的分子机制研究提供了新的证据，还为桉树等木本植物的抗病育种提供了理论支持和潜在的基因资源。虽然目前只是在拟南芥中验证了 EuSWAP70 基因的功能，但为后续在桉树中的研究奠定了坚实基础，有望推动桉树抗病品种的培育，促进桉树产业的可持续发展。