2022年7月26日，植物保護學院作物病蟲害監測與治理團隊在國際著名學術期刊Plant Physiology在線發表了題為“Glutathione S-Transferase Interactions Enhance Wheat Resistance to PowderyMildew but Not Wheat Stripe Rust”的研究論文，通過蛋白組測序揭示了小麥響應條銹菌和白粉菌侵染的異同，進一步解析了谷胱甘肽硫轉移酶TaGSTU6通過與含胱硫醚β合酶(CBS)結構域的蛋白TaCBSX3互作正向調控小麥對白粉病的抗性，但對條銹病沒有作用的分子機制。

條銹病和白粉病是世界范圍內嚴重危害小麥生產的兩種重要真菌病害，分別由專性寄生菌Puccinia striiformis f.sp.tritici(Pst)和Blumeria graminis f.sp.tritici(Bgt)引起。培育和利用抗病品種是防治病害最經濟、有效和對環境安全的措施，然而由于病菌毒性的頻繁變異導致品種抗性“喪失”，從而引起病害周而復始的流行危害。解析小麥抗病性分子機制，可以為小麥抗性利用和品種遺傳改良提供理論依據和重要資源。前人通過轉錄組測序表明，小麥高抗品種受Bgt侵染后比Pst侵染激發更多的基因和通路，而小麥受Pst和Bgt侵染后蛋白水平的響應是否相似目前尚不清楚；此外，谷胱甘肽硫轉移酶參與植物對生物和非生物脅迫的響應，但其介導小麥對條銹病和白粉病的抗性調控機制亦不明確。

小麥品種興民318（XM318）兼抗條銹病和白粉病，本研究利用串聯質量標記（Tandem mass tags，TMT）技術對XM318-Pst（CYR32）和XM318-Bgt（E09）互作組合分別進行了蛋白質組學分析，共鑒定到741個差異表達蛋白（DAPs）。生物信息學分析表明，包括抗氧化活性和免疫系統過程等一些功能類別在XM318-Pst和XM318-Bgt的互作中表現明顯差異。有趣的是，僅有42個DAPs對Pst和Bgt的侵染都有響應。依據表達倍數隨機選取12個DAPs進行RT-qPCR分析，其中11個mRNA表達水平與其蛋白質表達水平基本一致。綜上，小麥分別受條銹菌和白粉菌侵染后，在激素響應和蛋白激酶活性及抗性相關蛋白等方面均存在差異。

TaGSTU6在XM318-Pst和XM318-Bgt互作中均被誘導表達，但在XM318-Pst中下調表達，在XM318-Bgt中上調表達。利用病毒誘導的基因沉默敲除TaGSTU6后，小麥對白粉病的抗性明顯減弱，但對條銹病的抗性沒有明顯影響。利用Y2H、BiFC、Co-IP、Pull-down和LCI技術證實TaGSTU6與TaCBSX3互作。敲除TaCBSX3亦顯著降低了小麥對白粉病的抗性，對條銹病的抗性無明顯影響。在擬南芥中過表達TaGSTU6與TaCBSX3，均增強了擬南芥對丁香假單胞菌（Pseudomonas syringae pv.tomato,Pst DC3000）的抗性。通過內源激素水平測定，發現水楊酸的積累對TaGSTU6和TaCBSX3介導的小麥對白粉病抗性至關重要，因此推測TaGSTU6和TaCBSX3互作可能通過SA途徑增強小麥對白粉病的抗性，而對條銹病沒有作用。

沉默TaGSTU6和TaCBSX3后小麥對白粉病和條銹病的抗性表型及過表達后擬南芥對PstDC3000的抗性表型

植物保護學院王保通教授和李強副教授為論文共同通訊作者，博士生王峭為第一作者，程蓬副教授、博士生靳鵬飛和碩士生郭夢瑩參與了該項工作。該研究得到國家重點研發計劃（2021YFD1401000）、國家自然科學基金（32072410）、教育部111項目（B07049）和陜西省自然科學基金重點項目（2019JZ-17）的資助。