近日，西北农林科技大学植保学院真菌多样性与真菌病害调控技术研发团队在钾营养调控植物免疫机理方面取得新进展。相关研究以“NbVQ1 physically turns off the NbWRKY45-NbCAT2 module to promote ROS burst and disease resistance in plants under high-potassium regime”为题在线发表在Plant Physiology期刊上。
经典“病害三角”模型中，植物病害的发生受寄主、病原菌与环境因子共同决定。田间研究显示，钾营养在作物抵御病原菌过程中发挥重要作用，然而钾营养增强植物免疫的潜在机理尚缺乏清晰的分子解释。因此，阐明钾营养丰缺与植物免疫转录调控之间的耦合机制将为精准营养防控病害提供理论支撑。
该研究发现，提高植物钾含量至充足（高钾）水平时，植株对灰霉菌和疫霉表现出广谱抗性。通过构建不同钾水平下的植物抗性调控网络，鉴定出NbVQ1-NbWRKY45-NbCAT2模块作为钾营养增强ROS免疫的分子开关：低钾下NbWRKY45通过自激活正反馈上调NbCAT2，清除ROS导致抗性下降；高钾则诱导NbVQ1表达，其VQ基序与NbWRKY45互作并削弱后者对NbCAT2启动子的亲和力，从而维持ROS爆发并增强植物抗性。此外，K?本身可增强NbVQ1与NbWRKY45的结合强度，揭示K?可能直接参与调控植物免疫系统的激活。综上，该研究系统揭示了钾营养通过NbVQ1NbWRKY45NbCAT2级联模块，精准放大ROS免疫信号，从而赋予植物广谱抗病性的新机制。相关研究成果建立了钾营养与植物免疫转录调控之间的分子链接，为开发基于营养管理的病害防控新策略奠定了理论基石。
植保学院博士后杜友伟，博士生王双红和刘广利为该论文的共同第一作者，孙广宇教授、博士后贾宏辰和青海大学姚强研究员为论文共同通讯作者。植保学院周金超博士、乔折艳博士、冯中红博士、美国爱荷华州立大学Mark L. Gleason教授等也参与了该项研究。该研究得到国家自然科学基金青年基金、中国博士后科学基金和陕西省博士后科研项目的资助。
原文链接：https://doi.org/10.1093/plphys/kiag469
