近日，热带作物生物育种全国重点实验室/中国热带农业科学院甘蔗研究中心联合美国南卡罗来纳大学傅正擎教授团队综述了植物WRKY转录因子的相关研究，该文系统总结了WRKY转录因子在作物应对生物胁迫中的作用，并讨论了其在育种中的应用潜力。 

研究系统总结WRKY在作物应对真菌、细菌、病毒及害虫等生物胁迫中的功能，并探讨其在育种中的应用潜力。WRKY是植物中广泛存在的一类转录因子，典型特征为N端WRKYGQK七肽序列和C端C2H2或C2HC锌指结构。1994年WRKY基因首次从甘薯克隆获得，随后在水稻、小麦、玉米、甘蔗、大豆等作物中广泛鉴定，通常分为I类、II类（IIa–IIe）、III类及非典型IV类。

综述指出，WRKY是作物防御网络的关键“信号中枢”，可将“感知—信号传导—转录调控—结构防御”串联（图1）：既作为免疫通路的可调“开关”决定防御反应启动时机与强度，又能激活苯丙烷代谢、类黄酮和木质素等次生代谢途径，促进木质素、植保素、胼胝质等防御物质积累，加固细胞壁；同时处于SA、JA、IAA等激素通路交叉节点，并与ROS信号协同塑造防御基因表达格局。此外，WRKY具有“双刃剑”特性：多数增强免疫、提高抗性，少数在特定条件下可能被病原利用而削弱防御。

研究还总结WRKY参与防御—生长权衡的机制，WRKY可通过调控BR、IAA、SA等激素信号或与生长相关转录因子互作，在抗病抗虫与产量品质间重新分配资源；如水稻中CRISPR-Cas9敲除负调控型OsWRKY36，有望在增强抗性同时保持甚至提升产量。

图1.WRKY转录因子在作物防御真菌（A）、细菌（B）、病毒（C）和害虫（D）中的作用

未来，AI辅助靶点设计、多基因联合编辑、文献挖掘与网络建模将助力突破家族功能冗余、锁定关键模块，加速WRKY从机制研究走向分子育种工具箱，为培育广谱、持久抗性且兼顾产量与品质的作物新品种提供重要抓手（图2）。

图2.WRKY转录因子在作物遗传改良中的潜在应用

该研究成果以“WRKY Transcription Factors: Integral Regulators of Defence Responses to Biotic Stress in Crops”为题发表在国际知名期刊《Plant Biotechnology Journal》。热带作物生物育种全国重点实验室/中国热科院生物所/三亚研究院王东姣助理研究员为论文第一作者。中国热科院甘蔗研究中心主任/热带作物生物育种全国重点实验室/中国热科院生物所/三亚研究院/福建农林大学阙友雄研究员、吴期滨副研究员和美国南卡罗来纳大学傅正擎教授为该论文共同通讯作者。美国南卡大学在读博士张睿泽、福建农大在读博士邹文会、以及中国热科院甘蔗中心科研骨干张媛媛、赵婉莹、孙婷婷参与本研究。该研究获得中国热科院创新团队、全国重点实验室科研专项、崖州湾科技城菁英人才、广西科技重大专项、中央级公益性科研院所基本科研业务费、国家重点研发计划、广西甘蔗遗传改良重点实验室项目以及国家糖料体系等项目的联合资助。

文章链接：https://doi.org/10.1111/pbi.70542