甘蔗受体激酶WAK在病原菌胁迫下的功能和作用机制

甘蔗（Saccharum spp.） 是一种主要种植于亚热带和热带地区的经济作物，蔗糖占全球和我国糖产量的比重分别高达70%和85%左右，在农业经济中占有重要地位。与其它作物一样，外界环境中的生物和非生物胁迫，如干旱、低温、以及病原菌是制约甘蔗生产的主要因素。甘蔗黑穗病是由黑粉菌 （Sporisorium scitanmineum） 引起的一种世界性真菌病害，严重危害甘蔗产业的良性健康可持续发展。我国大陆蔗区主栽品种新台糖22号 （ROC22） 、柳城05-136和桂糖42号等对黑穗病抗性不佳，进一步加大了甘蔗产业的病害胁迫压力。甘蔗抗病基因工程是一种在甘蔗中挖掘抗性基因并将其应用于培育具有目标抗性甘蔗品种的病害控制策略，最具成本效益且环境友好。细胞壁相关受体激酶 （wall-associated kinase，WAK） 是一种编码与细胞壁相关的功能蛋白，属于植物类受体激酶 （receptor-like kinase，RLK） 中的一个重要亚家族。WAK基因家族的大部分成员与植物的生长发育、细胞增殖和病原菌抗性密切相关。因此，探究WAK基因家族成员的分子进化机制以及不同成员的功能特性，对植物抗逆分子育种具有较为重要的理论和实践意义。然而，目前在甘蔗中尚未见关于WAK基因家族的进化和功能研究的报道。

近日，福建农林大学阙友雄和王恒波团队在国际学术期刊International Journal of Biological Macromolecules在线发表了题为Identification and characterization of WAK gene family in Saccharum and the negative roles of ScWAK1 under the pathogen stress的研究论文。该研究基于已报道的甘蔗割手密 （Saccharum spontaneum） 和甘蔗栽培种R570基因组数据库，挖掘甘蔗WAK基因家族成员，并对其进行生物信息学分析，包括系统发育、序列特征、启动子顺式作用元件和表达模式等分析，较为系统地系统了解了甘蔗WAK基因家族成员的基本特征和表达特性。此外，作者还明确了甘蔗ScWAK1是一个膜蛋白，其通过调控过敏反应 （hypersensitive response，HR） 和乙烯 （ethylene，ET） 通路相关基因，负调控植物对病原菌的防御反应。该研究揭示了甘蔗WAK基因家族的起源、分布和进化，为甘蔗抗性育种提供了潜在的基因资源。