8月18日，中国林科院亚林所林木遗传育种与培育研究团队在中科院一区TOP期刊Tree Physiology（《树木生理》）发表论文，系统解析了抗性马尾松应答松材线虫侵染的转录与代谢响应机制，证实乙醇脱氢酶基因（ADHs）介导的绿叶挥发物3-己烯醇合成通路，是马尾松抵御松材线虫侵染的关键化学防御途径，为马尾松抗病种质挖掘、抗性精准育种提供了全新理论支撑。
马尾松是我国南方重要的速生丰产用材及高产脂原料林树种，长期受松材线虫病严重威胁，培育抗病品种是防控松材线虫病、扭转病害防控局面的根本举措，而解析马尾松抗病关键调控机制，是实现抗病精准育种的核心突破口。此前，团队已围绕马尾松免疫应答、松脂代谢防御、抗毒素合成等方向开展系列研究，并取得阶段性重要成果。绿叶挥发物（GLVs）是植物遭受机械损伤、昆虫取食、病原菌侵染等胁迫后快速释放的挥发性碳基化合物，在植物抗逆防御与生态通讯过程中发挥重要作用。但针叶树尤其是马尾松抵御松材线虫侵染过程中，绿叶挥发物的防御功能与作用机制尚不明确。
针对上述科学问题，研究团队选取高抗、易感马尾松种质为试验材料，接种松材线虫后，系统对比分析了不同抗性种质的防御响应差异。研究发现，高抗与易感马尾松的差异表达基因、差异积累代谢物呈现截然不同的调控模式，其中α-亚麻酸代谢途径在高抗马尾松应答松材线虫侵染过程中表现出显著正向调控效应。接种第七天，高抗马尾松体内（Z）-3-己烯醇及其酯类衍生物大量积累，亚麻酸代谢通路关键乙醇脱氢酶基因PmADH12、PmADH13同步激活表达。
酶活性验证试验表明，PmADH12和PmADH13可催化（Z）-3-己烯醛合成（Z）-3-己烯醇，且过表达PmADHs基因可显著提升马尾松体内（Z）-3-己烯醇及其酯类衍生物的积累量。体外生物测定结果进一步证实，（Z）-3-己烯醇能够有效抑制松材线虫活性。该研究明确了ADHs介导的（Z）-3-己烯醇生物合成通路，是抗病马尾松抵御松材线虫侵染的重要化学防御策略，为完善针叶树抗病防御调控网络研究提供了新认知。
亚林所副研究员刘彬为论文第一作者，研究员周志春、刘青华为通讯作者。该研究得到浙江省自然科学基金重点项目、农业生物育种重大专项、国家重点研发计划等项目的资助。
来源：中国林科院
