8月1日,，基因組所聯(lián)合云南師范大學(xué)等多家單位圍繞葫蘆素的運(yùn)輸機(jī)制進(jìn)行了深入研究,，首次揭示了葫蘆科瓜類作物中一種三萜化合物——葫蘆素的轉(zhuǎn)運(yùn)分子機(jī)制,，并闡明了葫蘆素調(diào)節(jié)根際菌群的互作模式提高植物抗病性的新機(jī)制,。相關(guān)研究成果發(fā)表在《自然—植物（Nature Plants）》。

葫蘆素是葫蘆科植物特有的三萜類化合物,，具有令人不悅的苦味,，果實(shí)中積累葫蘆素將嚴(yán)重影響其商品品質(zhì)和經(jīng)濟(jì)效益,。而葫蘆素對(duì)于植物而言卻具有很好的抗蟲(chóng)作用,。在前期研究中，研究團(tuán)隊(duì)已經(jīng)圍繞葫蘆素的生物合成,、調(diào)控,、馴化及結(jié)構(gòu)多樣性等方面開(kāi)展了系統(tǒng)性研究。然而,，對(duì)葫蘆素的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制研究較少,，相關(guān)轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白也未見(jiàn)報(bào)道。

圖1 | 葫蘆素

研究從甜瓜和西瓜的葫蘆素合成的部位—根部著手,，發(fā)現(xiàn)甜瓜,、西瓜可從根部向土壤中外排葫蘆素B和葫蘆素E。借助組學(xué)大數(shù)據(jù),，研究人員從甜瓜,、西瓜基因組中鑒定到兩個(gè)MATE轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白基因（CmMATE1/ClMATE1）。該基因不僅與葫蘆素合成基因成簇分布,，且被前期發(fā)現(xiàn)的葫蘆素調(diào)控因子直接調(diào)控,，該基因產(chǎn)生的蛋白可直接運(yùn)輸葫蘆素B及葫蘆素E。

根際微生物組被稱為植物的“第二基因組”,，可影響植物根系的生長(zhǎng)發(fā)育以及根系對(duì)生物和非生物的抗性等,。因此，他們以西甜瓜外排葫蘆素為研究切入點(diǎn),，試圖解析根系分泌的次級(jí)代謝產(chǎn)物如何調(diào)節(jié)根際微生物組成,，進(jìn)而提高植物抗性的分子機(jī)制。通過(guò)分析根際微生物16S rRNA及宏基因組測(cè)序數(shù)據(jù),，并結(jié)合體外生化實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn),，根系分泌的葫蘆素B可作為碳源誘導(dǎo)根際腸桿菌生長(zhǎng)，并進(jìn)一步促進(jìn)拮抗細(xì)菌——芽孢桿菌富集,，從而建立了甜瓜對(duì)土傳病原菌——鐮刀菌的有效防御機(jī)制,。

圖2 | 甜瓜從根系分泌葫蘆素B提高抗病性模型

該研究為培育出可分泌高濃度葫蘆素的優(yōu)質(zhì)抗病新品種提供了理論支撐，并有助于提高葫蘆素在有害生物綜合治理中的應(yīng)用前景,。

該研究得到國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃,、云南省科學(xué)基金、深圳市科技計(jì)劃,、大鵬新區(qū)科技創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)發(fā)展專項(xiàng)資金等項(xiàng)目的資助,。