植物已经进化出一套复杂的免疫系统，可以特异性地监测病原体并快速诱导相应的防御措施，但过度或持续激活防御系统会对植物的生长和发育产生负面影响。因此，植物免疫系统受到严格的调控。MAP激酶磷酸酶1（MKP1）已被确定为植物免疫的负调控因子。然而，小麦MKP1对调节免疫信号转导的分子机制尚不清楚。
近日，我院作物真菌病害成灾机制与可持续控制团队在植物科学TOP期刊《Plant Biotechnology Journal》在线发表了题为“CRISPR-targeted mutagenesis of mitogen-activated protein kinase phosphatase 1 improves both immunity and yield in wheat”的研究论文。该研究通过CRISPR/Cas9介导的基因编辑技术同时修改小麦TaMKP1的三个同源基因，获得了小麦Tamkp1突变株。研究发现，Tamkp1突变株表现出更强的防御反应，包括活性氧（ROS）和超敏反应（HR）。同时，该突变株对小麦条锈病和小麦白粉病的抗性明显增强，表明TaMKP1作为感病基因负向调控小麦的抗病性。此外，Tamkp1的农艺性状及产量指标均优于野生型Fielder小麦。
进一步研究发现，TaMKP1可与TaMPK3/4/6发生直接互作从而负调控MAPK途径介导的防御信号转导，且TaMPK4能够与下游靶标小麦苯丙氨酸解氨酶TaPAL发生直接互作。以上结果表明，TaMKP1功能的丧失导致小麦MAPK信号途径和防御基因被激活。
通过构建基于基因组数据的小麦种质网络发现，TaMKP1基因在全球各种小麦品种中具有密切的亲缘关系，表明通过改造TaMKP1来提高全球小麦种质的抗病性和产量具有潜在的应用前景。
菠菜资源平台大全已毕业硕士生刘赛斐为该论文第一作者，目前赴德国科隆大学攻读博士学位。杨宇衡教授与马里兰大学Shunyuan Xiao教授为该论文的共同通讯作者，长江大学马东方教授参与了部分工作。该研究获得国家自然科学基金、国家重点研发计划、重庆市技术创新与应用发展重点项目和菠菜资源平台大全中央高校基本科研业务费的资助。
论文链接：http://doi.org/10.1111/pbi.14312
撰稿：杨宇衡 复审：李园媛 终审：唐荣发
