甘蔗复合体中CAD-like基因家族在生物与非生物胁迫下的功能分化及其抗逆机制研究

《Plant Cell Reports》：Functional divergence of CAD-like family genes in Saccharum complex under biotic and abiotic stress

推荐语：为解析甘蔗抗逆分子机制，研究人员对甘蔗复合体中的膜攻击复合体/穿孔素（MACPF）超家族基因进行系统分析，鉴定出54个CAD-like基因，发现其启动子含多种胁迫响应顺式元件。通过转录组和RT-qPCR证实SsaCAD1-like1等基因在冷、病原菌（Xa）胁迫中上调，而在干旱、ABA中下调。转基因拟南芥实验揭示SsaCAD1-like1负调控而SsaCAD3-like2/4正调控病原防御，为甘蔗抗病育种提供新靶点。

　　膜攻击复合体/穿孔素（MACPF）超家族作为真核生物中参与先天与适应性免疫的成孔蛋白，其成员——组成型激活细胞死亡（CAD）蛋白在植物逆境防御中起关键作用。本研究在甘蔗复合体（含甘蔗野生种Saccharum spontaneum克隆Np-X、AP85-441及Erianthus rufipilus克隆Yunnan2009-3）中鉴定出54个CAD-like基因，分为I-V五个进化分支。启动子分析揭示这些基因含多种胁迫响应元件（如植物激素响应元件）。转录组与RT-qPCR显示：SsaCAD1-like1在冷害和叶枯病菌（Xanthomonas albilineans, Xa）侵染时上调，却在干旱和脱落酸（ABA）处理中下调；SsaCAD4-like1在五种非生物胁迫下均下调；SsaCAD2-like1/2等位基因在盐胁迫外均显著下调。转基因拟南芥实验表明，SsaCAD1-like1抑制而SsaCAD3-like2/4促进病原菌抗性。该研究为甘蔗抗逆育种提供了分子标记与基因资源。