Genome Biology[2021 IF 17.9}中棉所李付廣研究員(yuán)團隊發現棉花抗黃萎病關鍵基因和新機(jī)制

中棉所李付廣研究員(yuán)團隊發現棉花抗黃萎病關鍵基因和新機(jī)制

    2023年(nián)5月(yuè)10日，中國(guó)農業(yè)科學院棉花研究所李付廣研究員(yuán)團隊開(kāi)展了棉花種質資源優異抗病基因鑒定與作用機(jī)制研究，在陸地棉中鑒定到(dào)了可以增強黃萎病抗性的亞洲棉漸滲片段，發現并解析了抗黃萎病的關鍵基因 GhRVD1 及其抗黃萎病的遺傳基礎。該研究為(wèi)通(tōng)過生(shēng)物(wù)育種手段改良棉花抗病性提供了重要靶點，為(wèi)防控棉花黃萎病提供了新思路(lù)。相(xiàng)關研究成果以“Genome-wide association analysis reveals a novel pathway mediated by a dual-TIR domain protein for pathogen resistance in cotton”為(wèi)題在線發表在國(guó)際知名期刊《基因組生(shēng)物(wù)學（Genome Biology）》（中科院TOP一(yī)區，5年(nián)IF="20.367）上(shàng)。

    大麗輪枝菌是一(yī)種土(tǔ)傳性真菌病害，宿主十分廣泛，危害棉花、番茄、莴筍、辣椒等主要經濟作物(wù)，給農業(yè)生(shēng)産造成了嚴重的經濟損失。由大麗輪枝菌引起的棉花黃萎病，是棉花生(shēng)産中最主要的威脅之一(yī)，被稱為(wèi)棉花的“癌症”。挖掘棉花種質資源中的抗黃萎病基因并解析其抗病機(jī)制，對于棉花抗病遺傳改良和穩定棉花生(shēng)産具有重要意義。

    該研究在陸地棉中鑒定到(dào)一(yī)段來自(zì)亞洲棉的漸滲片段與黃萎病抗性顯著相(xiàng)關，并發現該片段内編碼核甘酸結合域和富含亮氨酸重複序列的胞内免疫受體（NLR）的 GhRVD1 是抗黃萎病的關鍵基因，且該基因在陸地棉中少數核苷酸位點的突變削弱了其介導的黃萎病抗性。更為(wèi)重要的是，GhRVD1是首個(gè)在植物(wù)中鑒定到(dào)的具有氮端串聯Toll/白(bái)細胞介素-1受體（TIR）結構的NLR蛋白(bái)，其串聯TIR結構通(tōng)過形成反向平行的二聚體介導快速免疫應答。此外，研究還(hái)發現GhRVD1的氮端結合蛋白(bái)——GhTIRP1，是植物(wù)體内平衡營養生(shēng)長(cháng)和免疫應答的一(yī)個(gè)重要開(kāi)關，其在正常生(shēng)長(cháng)條件(jiàn)競争性與GhRVD1結合，抑制二聚體的形成，進而阻斷其介導的免疫反應，保持棉花正常生(shēng)長(cháng)；而在大麗輪枝菌入侵條件(jiàn)下(xià)，其通(tōng)過下(xià)調表達解除對GhRVD1占位，促進二聚體的形成，進而激活下(xià)遊免疫反應，抵禦病原菌入侵。

    中棉所李付廣研究員(yuán)和楊召恩研究員(yuán)為(wèi)該論文通(tōng)訊作者，博士生(shēng)張一(yī)豪、碩士生(shēng)張亞甯為(wèi)論文的共同第一(yī)作者。葛曉陽研究員(yuán)參與該研究，王智研究員(yuán)為(wèi)該研究提供指導。該研究得到(dào)了國(guó)家重點研發計劃、河南(nán)省傑出青年(nián)基金、國(guó)家重點實驗室基礎研究基金和中國(guó)農業(yè)科學院基本科研業(yè)務費(fèi)的支持。

原文鏈接：https://genomebiology.biomedcentral.com/articles/10.1186/s13059-023-02950-9

文章中原生(shēng)質體的提取和轉化使用了RTU4052植物(wù)原生(shēng)質體制備及轉化試劑盒。