棉花黃萎病實(shí)驗(yàn)抗性關(guān)鍵基因及新機(jī)制

　　近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員李付廣團(tuán)隊(duì)開展了棉花種質(zhì)資源優(yōu)異抗病基因鑒定與作用機(jī)制研究，在陸地棉中鑒定到了可以增強(qiáng)黃萎病抗性的亞洲棉漸滲片段，發(fā)現(xiàn)并解析了抗黃萎病的關(guān)鍵基因GhRVD1及其抗黃萎病的遺傳基礎(chǔ)。該研究為通過(guò)生物育種手段改良棉花抗病性提供了重要靶點(diǎn)，為防控棉花黃萎病提供了新思路。相關(guān)研究成果在線發(fā)表在《基因組生物學(xué)》(Genome Biology)上。

　　棉花黃萎病實(shí)驗(yàn)

　　大麗輪枝菌是一種土傳性真菌病害，宿主十分廣泛，危害棉花、番茄、萵筍、辣椒等主要經(jīng)濟(jì)作物，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。由大麗輪枝菌引起的棉花黃萎病，是棉花生產(chǎn)中最主要的威脅之一，被稱為棉花的“癌癥”。挖掘棉花種質(zhì)資源中的抗黃萎病基因并解析其抗病機(jī)制，對(duì)于棉花抗病遺傳改良和穩(wěn)定棉花生產(chǎn)具有重要意義。

　　該研究在陸地棉中鑒定到一段來(lái)自亞洲棉的漸滲片段與黃萎病抗性顯著相關(guān)，并發(fā)現(xiàn)該片段內(nèi)編碼核甘酸結(jié)合域和富含亮氨酸重復(fù)序列的胞內(nèi)免疫受體(NLR)的GhRVD1是抗黃萎病的關(guān)鍵基因，且該基因在陸地棉中少數(shù)核苷酸位點(diǎn)的突變削弱了其介導(dǎo)的黃萎病抗性。

　　更為重要的是，GhRVD1是首個(gè)在植物中鑒定到的具有氮端串聯(lián)Toll/白細(xì)胞介素-1受體(TIR)結(jié)構(gòu)的NLR蛋白，其串聯(lián)TIR結(jié)構(gòu)通過(guò)形成反向平行的二聚體介導(dǎo)快速免疫應(yīng)答。

　　此外，研究還發(fā)現(xiàn)GhRVD1的氮端結(jié)合蛋白——GhTIRP1，是植物體內(nèi)平衡營(yíng)養(yǎng)生長(zhǎng)和免疫應(yīng)答的一個(gè)重要開關(guān)，其在正常生長(zhǎng)條件競(jìng)爭(zhēng)性與GhRVD1結(jié)合，抑制二聚體的形成，進(jìn)而阻斷其介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，保持棉花正常生長(zhǎng);而在大麗輪枝菌入侵條件下，其通過(guò)下調(diào)表達(dá)解除對(duì)GhRVD1占位，促進(jìn)二聚體的形成，進(jìn)而激活下游免疫反應(yīng)，抵御病原菌入侵。

　　李付廣和中棉所研究員楊召恩為該論文通訊作者，博士生張一豪、碩士生張亞寧為論文的共同第一作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、河南省杰出青年基金、國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室基礎(chǔ)研究基金和中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費(fèi)的支持。