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，南京农业大学草业学院郭振飞教授团队在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

南京农业大学草业学院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，南京农业大学草业学院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