PBJ | 沈阳农业大学玄元虎课题组与东北林业大学

近日，沈阳农业大学植物保护学院玄元虎课题组与东北林业大学生命科学学院合作在植物学权威期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为《Tissue-specific activation of DOF11 promotes rice resistance to sheath blight disease and increases grain weight via activation of SWEET14》的研究论文，解析了转录因子DOF11调控糖转运蛋白SWEET14改善水稻对纹枯病的抗性和产量的分子机制。

纹枯病是中国水稻三大病害之一，是目前发病面积和防治面积最大的一个病害。但在生产中抗纹枯病的水稻品种较少，抗病机制研究还有待深入。前期研究中发现，SWEET14的表达受到水稻纹枯病菌侵染的影响，纹枯病菌侵染能显著诱导SWEET14的表达，且SWEET14的超表达和CRISPR-Cas9敲除水稻植株，接种水稻纹枯病菌AG1-IA后，超表达株系对纹枯病菌敏感度降低，这说明SWEET14可能会降低细胞间系中的糖含量，从而抑制立枯丝核菌的生长，能够用于提高水稻纹枯病抗性。然而SWEET14超表达植株出现异常矮化，千粒重和每穗粒数降低;SWEET14基因敲除突变体的生长和产量是正常的。

进一步，利用SWEET14基因启动子的酵母单杂交筛选试验，筛选出能够直接激活SWEET14基因表达的转录因子DOF11。DOF11的CRISPR-Cas9敲除水稻感纹枯病，而且呈现出半矮化的表型。超表达DOF11能够提高水稻对纹枯病的抗性，但仍然降低产量。将VP16转录激活结构域与DOF11结合并用DOF11启动子驱动表达融合表达，可以恢复dof11突变体的半矮秆表型，获得抗病性良好且产量性状表现优异的水稻植株。

本结果表明，糖转运蛋白SWEET14能够正向调节水稻对纹枯病的抗性。然而，SWEET14过表达对糖的非特异性运输显著降低了产量，表明SWEET14在产量生产和防御中都起着重要作用。DOF11调控SWEET14的转录调节因子，DOF11的过表达增加了对纹枯病的抗性，但也降低了产量，而组织特异性表达VP16-DOF11融合蛋白，则既可以增加产量，也能提高对纹枯病的抗性。

本研究由沈阳农业大学和东北林业大学共同完成，并获得国家自然科学基金和省优青等项目的资助。

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