小麥白粉病、赤霉病、蚜蟲“兩病一蟲”是影響小麥產量及品質的主要因素。近日，植物保護學院董漢松教授團隊在國際知名期刊《分子植物》（Molecular Plant）上發表最新研究成果，該成果揭示了小麥水通道蛋白TaPIP2;10通過兩個位點上的磷酸化，能提高小麥產量，增強小麥對“兩病一蟲”的抵抗能力，這為同步改良小麥產量與免疫性狀、設計育種等提供了重要理論依據。

董漢松團隊長期從事小麥水通道蛋白方面的研究，該研究證實了小麥株高、鮮重、粒重和籽粒產量均由于TaPIP2;10基因沉默而顯著降低，因TaPIP2;10基因過表達而顯著提高。同時，在對大氣中CO2濃度升高的反應中，小麥TaPIP2;10在S280位點上發生磷酸化，磷酸化的TaPIP2;10將環境CO2轉入小麥細胞內，從而增強光合作用，促進小麥生長發育，最終提高籽粒產量。他們在研究中還發現，在對小麥接種白粉病菌、赤霉病菌時，誘導小麥質外體H2O2爆發，從而使得TaPIP2;10在S121位點處發生磷酸化，而磷酸化的TaPIP2;10將質外體H2O2轉入小麥細胞質，最終小麥細胞的免疫反應（PTI）。小麥被蚜蟲攻擊時，同樣誘導小麥質外體H2O2爆發，而H2O2同樣誘導TaPIP2;10在S121上發生磷酸化，并經由TaPIP2;10跨膜轉運進入小麥細胞質，H2O2隨后激發小麥韌皮部防衛反應（PBD）。

圖為：TaPIP2;10促進小麥生長和防衛的功能模式

“無論白粉病菌、赤霉病菌侵染還是蚜蟲侵襲，都能激活PTI和PBD。PTI和PBD的激活能有效抵御病菌侵染和蚜蟲侵襲，從而顯著挽回‘兩病一蟲’造成的產量損失。”董漢松介紹說。根據上述結果，他們提出了TaPIP2;10促進小麥生長發育和抗病抗蟲的功能模式。

在本研究中，董漢松教授課題組的應屆博士畢業生盧凱、年輕教師陳曉晨博士和在讀博士研究生姚曉輝為該論文的共同第一作者，304永利集團有限公司植物保護學院為第一單位，304永利集團有限公司董漢松教授、鄒珅珅副教授和陜西師范大學張美祥教授為共同通訊作者。該研究得到了國家自然科學基金、河南省自然科學基金、304永利集團有限公司自主科技創新基金的資助。原文鏈接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.10.003

據了解，《分子植物》(Molecular Plant) 是由中國科學院分子植物科學卓越創新中心與中國植物生理與植物分子生物學學會共同主辦的期刊。根據2022年6月28日公布的2021年度《期刊引證報告》（Journal Citation Reports，JCR）顯示《分子植物》(Molecular Plant) 期刊SCI影響因子突破20分大關，上升為21.949，躍居植物科學研究類期刊全球第一。