由黑穗病菌（Sporisorium scitamineum）引发的黑穗病，因其系统性侵染特性和宿根连作传播方式，已成为制约甘蔗产业可持续发展的首要病害。近日，中国热带农业科学院热带生物技术研究所科研人员系统阐明了甘蔗转录因子ScWRKY2在响应黑穗病胁迫中的分子机制，为甘蔗抗病育种提供了理论依据和基因资源。该研究成果发表于《植物生物技术杂志》（Plant Biotechnology Journal）。

甘蔗是全球最重要的糖料作物，生物量巨大且能积累高浓度蔗糖，是世界和我国食糖的主要来源。深入解析甘蔗抗黑穗病分子机制并挖掘关键抗性基因，是突破传统育种瓶颈、创制抗病种质、实现甘蔗生物育种的必由之路。

WRKY转录因子在植物免疫信号网络中发挥重要调控作用，是抗病基因工程的重要靶标。迄今，虽然WRKY转录因子在多种作物的抗病功能已得到系统解析，但甘蔗WRKY成员在黑穗病抗性中的调控路径及分子互作网络仍不清晰，功能机制研究尚处起步阶段。因此，研究团队聚焦ScWRKY2转录因子，深入探究了其在甘蔗黑穗病抗性中的作用机制。

研究团队利用农杆菌介导法将ScWRKY2基因导入甘蔗品种ROC22，获得15株过表达转基因植株，通过病原接种试验发现，3个转基因高表达株系（#OE1~#OE3）的株高显著低于对照组，且病原菌含量均显著高于WT，感染后转基因植株的SOD和POD活性也明显低于对照组。研究显示ScWRKY2过表达降低了甘蔗对黑穗病的抗性，证实该基因在抗病过程中起负调控作用。

研究系统阐明了ScWRKY2在甘蔗响应黑穗病胁迫中的分子机制。病菌侵染时，ScWRKY2结合免疫相关基因并抑制其转录；同时，ScWRKY2与叶绿体蛋白ScPsbP发生互作，诱导活性氧ROS清除相关基因的表达，维持细胞内活性氧ROS稳态。该研究为甘蔗抗黑穗病生物育种奠定了重要的理论基础，并提供了关键基因资源。

中国热科院生物所助理研究员王东姣为论文第一作者。中国热科院甘蔗研究中心主任/热带作物生物育种全国重点实验室研究员阙友雄、副研究员吴期滨和福建农林大学/农业农村部甘蔗生物学与遗传育种重点实验室副研究员苏亚春为共同通讯作者。

相关论文信息： https://doi.org/10.1111/pbi.70186