原花青素是一类重要的类黄酮类次生代谢产物，能调节葡萄和葡萄酒的涩味、颜色和风味。同时，原花青素也参与葡萄的生物和非生物胁迫响应。泛素化是一种重要的蛋白修饰过程，泛素连接酶的多样性使泛素化途径涉及多个细胞过程。然而，关于原花青素生物合成的泛素化修饰，以及与抗病性有关机制的研究极为有限。
近日，西北农林科技大学园艺学院葡萄种质资源与遗传育种团队张朝红教授课题组在 Plant Physiology 在线发表题为“Ubiquitin ligase VvPUB26 in grapevine promotes proanthocyanidin synthesis and resistance to powdery mildew”的研究论文，揭示了葡萄泛素连接酶VvPUB26促进葡萄原花青素积累，并增强植株对白粉病抗性的分子机制。
该研究发现E3泛素连接酶Plant U-box 26 (VvPUB26)参与葡萄原花青素生物合成。葡萄过表达 VvPUB26 促进原花青素积累，而干扰 VvPUB26 则会抑制其合成。白粉菌侵染后，过表达 VvPUB26 的转基因葡萄植株抗病性高于野生型和干扰植株，而干扰 VvPUB26 导致葡萄对白粉菌更加敏感。研究进一步通过Y2H、BiFC、LCI、Pull-down、Co-IP和泛素化等试验证明VvPUB26与VvWRKY24相互作用，并介导VvWRKY24的泛素化和蛋白降解。过表达 VvWRKY24 抑制葡萄原花青素的合成，LUC、EMSA和ChIP-qPCR试验证明VvWRKY24可以与VvDFR和VvLAR启动子的W-box元件结合，并抑制其转录活性和表达水平，进而抑制了原花青素的生物合成。综上所述，该研究结果揭示了VvPUB26-VvWRKY24-VvDFR/VvLAR级联调控模块在葡萄原花青素生物合成中的重要作用，以及原花青素和抗病性之间的关系。
图1 葡萄VvPUB26促进原花青素合成积累和增强对白粉病抗性的作用模型
研究是在西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室完成，博士研究生赵婷为第一作者，张朝红教授和李琰副教授为本文的通讯作者，王跃进教授等参与了本项研究。该研究得到了国家自然科学基金、陕西省重点研发计划等项目的资助与支持。研究还得到了园艺学院园艺科学研究中心在实验技术上的支持。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiae249
