JIPB近日在线发表了浙江大学汪俏梅教授课题组题为“WRKY33-mediated indolic glucosinolate metabolic pathway confers resistance against Alternaria brassicicola in Arabidopsis and Brassica crops”的研究论文。该研究发现转录因子WRKY33能快速响应芸薹链格孢侵染，进而诱导拟南芥和芸薹属蔬菜芥蓝中吲哚类芥子油苷（IGS）的从头合成和特异性侧链修饰途径，以调控寄主植物对芸薹链格孢的抗性。并且拟南芥和芥蓝中存在不同色氨酸来源的次生代谢模式导致了两者对芸薹链格孢抗性的差异。

       我所汪俏梅教授课题组研究发现WRKY33和吲哚族芥子油苷途径相关基因均被芸薹链格孢侵染显著诱导，拟南芥WRKY33互补实验和芥蓝中的BoWRKY33 VIGS芸薹链格孢接种实验都表明WRKY33是正向调控寄主植物对芸薹链格孢抗性的关键转录因子。通过芥子油苷相关突变体的芸薹链格孢接种实验，确定了吲哚族芥子油苷中特定的侧链修饰产物——4-甲氧基-吲哚3甲基芥子油苷（4MI3G）起重要抗菌作用。随后的生化分析和分子实验表明，WRKY33一方面直接靶向吲哚族芥子油苷生物合成的转录因子MYB51和合成基因CYP83B1等的启动子调控吲哚族芥子油苷的从头合成，另一方面直接转录调控侧链修饰基因CYP81F2、IGMT1和IGMT2促进4MI3G的合成。该研究还比较了WRKY33介导的色氨酸来源的3种次生代谢途径在芸薹属植物进化过程中的变化，发现其中的植物抗毒素camalexin和4-OH-ICN途径在从拟南芥向芸薹属蔬菜进化的过程中逐渐丢失，而只有吲哚族芥子油苷途径被保留下来，这也彰显了这一途径在芸薹属蔬菜抗性中的重要性。该研究不仅可以拓展对芥子油苷代谢调控网络及其生物学功能的认识，而且可以为通过遗传工程等方法改善次生代谢途径，以提高芸薹属蔬菜对芸薹链格孢的抗性提供理论基础和技术支撑。

       汪俏梅教授课题组一直致力于芥子油苷代谢途径与生物学功能解析，及其在芸薹属蔬菜品质改良与抗性提高中的应用研究（Miao et al., 2021; Zhao et al., 2015）。该论文从理论上揭示了WRKY33转录调控吲哚族芥子油苷从头合成，特别是特异性侧链修饰的分子机制，证实了芥子油苷途径作为在芸薹属作物漫长进化过程中保留下来的次生代谢途径，在作物抗性形成中的重要生物学功能。博士生陶晗为该论文的第一作者，浙江大学汪俏梅教授和中国科学院遗传与发育生物学研究所李传友研究员为共同通讯作者，美国密苏里大学的张舒群教授和四川农业大学的孙勃教授也参与了该项研究工作。该工作得到了国家自然科学基金、农业农村部转基因重大专项和浙江省万人计划的资助。