苜蓿是最重要的多年生优质豆科牧草，被誉为“牧草之王”，倒春寒及其随后发生的病害对紫花苜蓿生产造成严重危害。挖掘耐寒、抗病基因，提高苜蓿耐寒、抗病性，对于苜蓿生产非常重要。近日，威廉希尔williamhill郭振飞教授团队在Plant Physiology发表题为“Jasmonate biosynthesis enzyme allene oxide cyclase 2 mediates cold tolerance and pathogen resistance”（茉莉酸生物合成关键酶AOC2介导耐寒和抗病性），揭示了MfAOC2调控JA生成，介导苜蓿耐寒和抗病性的分子机制。
该研究团队发现低温和病原菌诱导黄花苜蓿和蒺藜苜蓿AOC2的表达，过表达黄花苜蓿MfAOC2的转基因蒺藜苜蓿提高耐寒、抗病性，蒺藜苜蓿同源基因MtAOC2的Tnt1插入突变体mtaoc2降低了耐寒、抗病性，表达MfAOC2能恢复mtaoc2的耐寒性和抗病性。进一步研究发现，这些遗传材料的表型与JA密切相关。低温下或接种病原菌后过表达MfAOC2的JA含量及JA信号通路下游基因表达水平提高，低温响应CBF途径基因表达水平、抗氧化酶活性和脯氨酸含量提高，而突变体JA含量及JA信号通路下游基因表达水平低于野生型，低温响应CBF途径基因表达水平、抗氧化酶活性和脯氨酸含量也低于野生型。外源MeJA处理能恢复mtaoc2突变体的耐寒性和抗病性，JA信号通路下游基因表达水平、低温响应CBF途径基因表达水平、抗氧化酶活性和脯氨酸含量都提高，表明AOC2调控耐寒、抗病性与JA有关。综上所述，该研究揭示了MfAOC2和MtAOC2表达调控JA生物合成及其信号转导途径，调节CBF途径、抗氧化防御系统和脯氨酸合成，进而提高苜蓿耐寒、抗病性。AOC2基因同时调控耐寒和抗病性，值得进一步在苜蓿分子育种中应用。
图1 苜蓿AOC2基因调控耐寒和抗病性的模式图
威廉希尔williamhill博士研究生杨蕾为第一作者，已毕业博士生孙启国（现在江苏农林职业学院园艺学院）为共同第一作者，威廉希尔williamhill杨波副教授与郭振飞教授为论文共同通讯作者，副教授朱海凤、青年研究员耿博豪、研究生石佳、孙艳梅和杨乾等参与该研究。该研究获国家自然科学基金重点项目（31971766）资助。
论文链接：https://academic.oup.com/plphys/article-abstract/193/2/1621/7216799?utm_source=etoc&utm_campaign=plphys&utm_medium=email
