马铃薯晚疫病是由致病疫霉菌（ Phytophthora infestans (Mont.) de Bary）引起的一种卵菌病害，对马铃薯生产造成了极大的危害，晚疫病菌通过分泌效应蛋白抑制植物免疫反应，促进植物感病。病害防控目前仍然是马铃薯生产上的瓶颈问题，加速培育具有广谱抗病性的品种对马铃薯病害绿色高效防控意义重大。开展抗性基因相关研究可以为抗病育种提供候选基因资源，从而加速抗性品种的选育。
丝裂原活化蛋白激酶（Mitogen-activated protein kinase, MAPK）级联反应在响应植物生物和非生物胁迫中发挥较为重要的作用。一年里，我院杜羽课题组先后在植物学领域权威期刊《New phytologist》、《Molecular Plant Pathology》和《Horticulture Research》上发表关于马铃薯MAPK级联反应调控植物免疫的相关研究论文。
课题组前期研究发现，晚疫病菌RXLR效应蛋白PITG20303与马铃薯丝裂原蛋白激酶激酶StMKK1互作，通过稳定StMKK1而负调控马铃薯对晚疫病的抗性。揭示了晚疫病菌通过靶向丝裂原蛋白激酶StMKK1负调控植物免疫的新机制（Du et al.，2021）。为进一步研究StMKK1在马铃薯对多种病原菌抗性中的功能，课题组以 StMKK1 过表达和沉默表达的马铃薯转基因株系为材料，开展了一系列抗性表型和分子机制解析工作。2021年6月1日，课题组在 Horticulture Research 发表了题为“The role of the MAP kinase−kinase protein StMKK1 in potato immunity to different pathogens”的研究论文，该研究揭示了StMKK1通过负调控PTI(PAMP-triggered immunity)反应以及水杨酸(Salicylic acid, SA)信号通路，降低马铃薯对致病疫霉菌和青枯菌的抗性，而提高对灰霉菌的抗性，从而在植物免疫中发挥双重功能（Chen et al., 2021）。StMKK1作为植物蛋白激酶，能够通过磷酸化下游MAPK蛋白进行信号传导，2021年3月25日，课题组在 Molecular Plant Pathology 发表了题为“Potato StMPK7 is a downstream component of StMKK1 and promotes resistance to the oomycete pathogen Phytophthora infestans”的研究论文，该研究通过对马铃薯StMKK1的下游MAPK蛋白进行了鉴定和调控机理探索，发现StMPK7可以与StMKK1互作，并被StMKK1磷酸化，因此StMPK7是StMKK1的直接下游信号分子，且StMPK7正调控植物对致病疫霉菌和寄生疫霉菌的抗性；同时，组成性激酶活性的StMPK7（CA-StMPK7）在本氏烟草叶片中过表达能够触发依赖于SGT1/RAR1基因的植物细胞死亡，水杨酸羟化酶NahG可完全抑制由CA-StMPK7触发的植物细胞死亡，表明StMPK7通过影响水杨酸信号通路调控植物免疫反应（Zhang et al., 2021）。这些研究揭示了马铃薯MAPK级联反应调控晚疫病相应机理，为马铃薯抗病分子育种提供了基因资源并奠定了理论基础。
论文链接：
Chen, X., Wang, W., Cai, P., Wang, Z., Li, T., Du, Y. (2021). The role of the MAP kinase−kinase protein StMKK1 in potato immunity to different pathogens. Horticulture Research , 8, 117. https://doi.org/10.1038/s41438-021-00556-5
Zhang, H., Li, F., Li, Z., Cheng, J., Chen, X., Wang, Q., Joosten, M. H.A.J., Shan, W., Du, Y. （2021）Potato StMPK7 is a downstream component of StMKK1 and promotes resistance to the oomycete pathogen Phytophthora infestans . Molecular Plant Pathology ; 22(6):644-657. https://doi.org /10.1111/mpp.13050
Du, Y., Chen, X., Guo, Y., Zhang, X., Zhang, H., Li, F., Huang, G., Meng, Y., Shan, W. (2021) Phytophthora infestans RXLR effector PITG20303 targets a potato MKK1 protein to suppress plant immunity. New Phytologist , 229, 501– 515. https://doi.or g/10.1111/nph .16861
