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浙江大学师恺课题组揭示CO2环境调控植物抗病性的分子机制

来源：花匠小妙招时间：2024-11-04 15:28

CO2是植物最重要的气体环境之一，全球气候变化环境下大气CO2浓度不断攀升，设施栽培条件下CO2浓度则大大降低。浙江大学农业与生物技术学院师恺课题组近年来的研究发现，CO2环境不仅影响植物光合作用、呼吸作用等生理过程，也深刻影响了作物对生物和非生物胁迫的抗性。但是，CO2作为环境因子如何通过植物体内信号原初变化调控生物胁迫抗性反应的分子机制尚不清楚。

近日，师恺团队在New Phytologist上在线发表题为High CO2- and pathogen-driven expression of the carbonic anhydrase βCA3 confers basal immunity in tomato的研究论文，揭示番茄中CO2感应因子碳酸酐酶βCA3调控CO2诱导植物抗病信号的分子机制。

High CO2- and pathogen-driven expression of βCA3 confers basal immunity in tomato

该研究发现茄科植物（番茄、本氏烟和辣椒）中βCA3同时受病原菌（Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000）和CO2加富诱导可以达到数千倍的高表达，但在十字花科拟南芥中却没有明显诱导；通过构建番茄βCA3基因编辑突变体和过表达植株，明确βCA3介导了高浓度CO2下植物抗病性的增强；针对βCA3诱导机制不清的问题，发现βCA3分别被转录因子NAC43转录激活，并在蛋白水平被类跨膜的受体激酶GRACE1磷酸化修饰Ser-207位点所诱导；在βCA3介导的抗病信号下游，转录组和代谢研究发现βCA3介导的抗病性与细胞壁代谢/完整性，特别是和木质素和纤维素的合成代谢增强相关。

总之，该研究解析了CO2环境调控植物抗病信号途径的分子机制和调控模式，为设施农业中通过CO2施肥等途径提高作物基础抗病性提供了依据。

浙江大学农业与生物技术学院园艺系胡璋健博士后和马巧梅博士研究生为本文第一作者。该研究由浙江大学师恺教授与浙江大学农业与生物技术学院的喻景权教授、英国伯明翰大学Christine Foyer教授和美国BTI研究所Daniel Klessig教授等研究组合作完成。相关工作得到了国家重点研发计划课题、国家自然科学基金（优秀青年科学项目）等项目的资助。

原文链接：

https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17087