小麦白粉病、赤霉病、蚜虫“两病一虫”是影响小麦产量及品质的主要因素。近日，植物保护学院董汉松教授团队在国际知名期刊《分子植物》（Molecular Plant）上发表最新研究成果，该成果揭示了小麦水通道蛋白TaPIP2;10通过两个位点上的磷酸化，能提高小麦产量，增强小麦对“两病一虫”的抵抗能力，这为同步改良小麦产量与免疫性状、设计育种等提供了重要理论依据。

董汉松团队长期从事小麦水通道蛋白方面的研究，该研究证实了小麦株高、鲜重、粒重和籽粒产量均由于TaPIP2;10基因沉默而显著降低，因TaPIP2;10基因过表达而显著提高。同时，在对大气中CO2浓度升高的反应中，小麦TaPIP2;10在S280位点上发生磷酸化，磷酸化的TaPIP2;10将环境CO2转入小麦细胞内，从而增强光合作用，促进小麦生长发育，最终提高籽粒产量。他们在研究中还发现，在对小麦接种白粉病菌、赤霉病菌时，诱导小麦质外体H2O2爆发，从而使得TaPIP2;10在S121位点处发生磷酸化，而磷酸化的TaPIP2;10将质外体H2O2转入小麦细胞质，最终小麦细胞的免疫反应（PTI）。小麦被蚜虫攻击时，同样诱导小麦质外体H2O2爆发，而H2O2同样诱导TaPIP2;10在S121上发生磷酸化，并经由TaPIP2;10跨膜转运进入小麦细胞质，H2O2随后激发小麦韧皮部防卫反应（PBD）。

图为：TaPIP2;10促进小麦生长和防卫的功能模式

“无论白粉病菌、赤霉病菌侵染还是蚜虫侵袭，都能激活PTI和PBD。PTI和PBD的激活能有效抵御病菌侵染和蚜虫侵袭，从而显著挽回‘两病一虫’造成的产量损失。”董汉松介绍说。根据上述结果，他们提出了TaPIP2;10促进小麦生长发育和抗病抗虫的功能模式。

在本研究中，董汉松教授课题组的应届博士毕业生卢凯、年轻教师陈晓晨博士和在读博士研究生姚晓辉为该论文的共同第一作者，山东农业大学植物保护学院为第一单位，山东农业大学董汉松教授、邹珅珅副教授和陕西师范大学张美祥教授为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、山东省自然科学基金、山东农业大学自主科技创新基金的资助。原文链接：https://doi.org/10.1016/j.molp.2022.10.003

据了解，《分子植物》(Molecular Plant) 是由中国科学院分子植物科学卓越创新中心与中国植物生理与植物分子生物学学会共同主办的期刊。根据2022年6月28日公布的2021年度《期刊引证报告》（Journal Citation Reports，JCR）显示《分子植物》(Molecular Plant) 期刊SCI影响因子突破20分大关，上升为21.949，跃居植物科学研究类期刊全球第一。