范海延，教授，博士生导师，课题组主要从事黄瓜-病原微生物分子互作、蔬菜作物抗逆性研究等。
黄瓜（Cucumis sativus）是我国第一大设施蔬菜，种植面积和产量居世界首位。多主棒孢（Corynespora cassiicola）是重要的蔬菜传染性病原真菌，可引起黄瓜棒孢叶斑病，严重危害黄瓜的生产。目前关于黄瓜对棒孢叶斑病的抗性机制研究甚少。
课题组通过转录组学和蛋白质组学分析发现，在多主棒孢侵染早期，黄瓜中两个白粉病抗性基因（Mildew Resistance Locus O, MLO）CsMLO1（Cucsa.207280）和CsMLO2（Cucsa.308270）的基因与蛋白表达水平均出现明显上调。瞬时过量表达CsMLO1/CsMLO2降低了黄瓜子叶对棒孢叶斑病菌侵染的抗性，瞬时沉默CsMLO1/CsMLO2却增强了黄瓜子叶对棒孢叶斑病菌侵染的抗性，表明CsMLO1/CsMLO2能负调控黄瓜对棒孢叶斑病的抗性。
图1 CsMLO1和CsMLO2在黄瓜抗棒孢叶斑病中的作用
瞬时转基因黄瓜子叶为试验材料，结合ROS、CaM及ABA信号通路相关基因表达量、抗氧化物酶活性及病程相关基因检测，进一步证明CsMLO1能通过负向调控ROS、ABA和Ca2+信号通路相关基因的表达来调控黄瓜对棒孢叶斑病的抗性；而CsMLO2仅负向调控CsCaM基因的转录水平。利用酵母双杂交、萤火虫荧光素酶互补（LCI）和双分子荧光互补（BiFC）等技术，证实了CsMLO1蛋白与CsCaM3蛋白存在稳定互作，而CsMLO2蛋白与CsCaM蛋白不发生互作。CsMLO1与CsCaM3-GFP融合蛋白的共定位分析发现CsMLO1蛋白使CsCaM3从细胞质转移至质膜，且质膜处的CsCaM3绿色荧光强度显著减弱，表明CsMLO1阻止了CsCaM3的积累。将CsMLO1和CsCaM3的过表达载体瞬时共转化黄瓜子叶，却增强了黄瓜子叶对棒孢叶斑病菌的易感性，主要表现在抑制黄瓜子叶中HR反应，包括ROS积累减弱、胼胝质沉积减弱和防御相关基因表达下降。这些结果表明，CsMLO1与CsCaM3相互作用并负调节CsCaM3表达，从而抑制植物免疫应答。CsMLO1与靶蛋白CsCaM3的互作可能是影响黄瓜对棒孢叶斑病抗性的重要机制。
图2 CsMLO1和CsMLO2在黄瓜抗棒孢叶斑病中的作用机制
该项研究将有利于更深入、精确地诠释CsMLO1和CsMLO2在植物抗病信号传递中的作用与机制，也将为选育兼抗多种病害的优良黄瓜新品种提供依据。该研究成果发表于International Journal of Molecular Sciences和Biochemistry (Moscow)等期刊，累积影响因子10.25。
