甘薯（2n=6x=90）是重要的粮食、饲料和工业原料作物，在保障国家粮食安全方面具有重要作用。甘薯茎线虫病是由马铃薯腐烂茎线虫（Ditylenchus destructor Thorne）引起的重要病害。茎线虫侵入甘薯后，造成薯块“糠心”或龟裂等，导致甘薯品质和产量大幅度下降，一般田块减产10%-50%，严重时甚至绝产无收。甘薯茎线虫病已成为我国甘薯主要种植区的重要病害，严重制约了甘薯生产的发展。然而，目前甘薯抗茎线虫病的分子调控机制仍不明确。

近日，中国农业大学农业农村部甘薯生物学与生物技术重点实验室翟红/高少培团队在Plant Biotechnology Journal上在线发表了题为“IbPIF1 confers stem nematode resistance by regulating secondary metabolites in sweet potato”的研究论文。

研究团队通过前期转录组分析发现，IbPIF1基因在茎线虫侵染后表达量显著上调，且在抗茎线虫病甘薯品种‘鲁薯3号’中的表达量显著高于感茎线虫病品种‘栗子香’，暗示其可能参与抗病响应。为验证其功能，团队构建了IbPIF1过表达及RNA干扰转基因甘薯株系。通过接种实验发现，过表达IbPIF1的甘薯植株对茎线虫抗性显著增强，而敲低该基因的植株则表现出高度感病性。组织观察显示，抗病植株块根细胞排列紧密，组织完整性良好；而感病植株细胞松散，组织严重破坏。进一步研究表明，转录因子IbPIF1通过促进木质素与胼胝质的合成与沉积以强化细胞壁屏障、激活茉莉酸（JA）信号通路而上调抗病相关基因的表达、以及增强活性氧清除系统减少氧化损伤等多重途径激活植物防御系统。

代谢组学和转录组学联合分析发现，IbPIF1过表达植株中倍半萜类物质含量显著升高。沙柱过滤试验发现莪术醇（curcumenol）能够显著抑制茎线虫的活性，印证了萜类化合物的直接抗虫作用。分子机制研究揭示，IbPIF1通过直接结合萜类合成关键基因IbMVD的启动子区域，激活其表达，从而促进萜类化合物的合成。这一发现首次阐明了PIF家族基因调控植物萜类代谢参与抗病的分子机制。

中国农业大学已毕业博士聂楠、霍进喜和王飞兵和博士生杨颖慧为论文共同第一作者。翟红教授和高少培副教授为论文通讯作者。博士生刘瑞涛、陈彦琦、武文信和已毕业博士孙思凡、胡元峰参加了该研究工作。刘庆昌教授、何绍贞教授、张欢副教授和赵宁高级实验师为该工作提供了指导和大力支持。该研究得到国家甘薯产业技术体系（CARS-10）、国家自然科学基金（32472120）和中国农业大学“2115”人才培育发展支持计划的资助。

原文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/pbi.70172