近日，中國農科院（深圳）農業基因組研究所研究員錢萬強團隊在《植物生理學》（ Plant Physiology ）雜志在線發表了研究論文，深入揭示了專一性病原菌——柄銹菌通過控制薇甘菊體內茉莉酸水平來抑制其生長的分子機制，相關成果可為開發薇甘菊靶向性防控技術提供新的思路。
薇甘菊是一種入侵雜草，原產于熱帶美洲，后入侵到亞洲以及南太平洋等70多個國家和地區，已成為當今世界熱帶、亞熱帶地區危害最嚴重的雜草之一，被國際自然保護聯盟列為100種最嚴重入侵物種之一。然而，薇甘菊分布環境復雜，可在森林、廢棄地、水源地帶及交通沿線生存，難以施用人工或者化學防治技術。因此如何利用薇甘菊天敵構建可持續的生物防治技術已成為一項重大需求。
薇甘菊的快速蔓延，主要在于其快速生長的生物學特性。薇甘菊柄銹菌是一種短生活周期的單主寄生銹菌，已經在5個國家和地區的100多個釋放點進行了野外釋放，顯著的抑制了薇甘菊的快速蔓延，然而，其抑制薇甘菊快速生長的作用機制尚不清楚。
該研究從兩個方面解釋了特異性柄銹菌抑制薇甘菊生長的機制。一方面侵染可降低生長激素水平：被柄銹菌侵染后，薇甘菊葉片中茉莉酸和茉莉酸異亮氨酸水平顯著提升，進而減少了防御激素水楊酸的積累，為銹菌的發育創造了環境。
銹菌的發育進一步誘導了薇甘菊葉片中茉莉酸的不斷積累，抑制了薇甘菊生長素和細胞分裂素等生物合成關鍵基因的表達，最終導致促生長激素含量的顯著降低，薇甘菊的快速生長受到抑制。
另一方面，侵染可減弱光合作用能力：銹菌侵染和茉莉酸的持續積累，促使葉綠體中活性氧的迸發，破壞了植株中未侵染區域的葉綠素結構，抑制了光反應、暗反應基因的表達，并降低Rubisco酶活性，降低了葉片氮的運輸與同化作用，導致葉片光合能力的減弱。
該研究成果不僅闡明柄銹菌侵染薇甘菊的治病過程，解析薇甘菊對柄銹菌侵染的響應機制，還為推動入侵薇甘菊的靶向防控技術的研發奠定理論基礎。
基因組所碩士張廣忠、博士后王陳驕子為該論文的第一作者，錢萬強和副研究員劉博為該論文的通訊作者。該研究得到了國家重點研發計劃的資助。
相關論文信息：https://doi.org/10.1093/plphys/kiad186
