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

    2023年(nián)5月10日(rì)，中國(guó)農業科(kē)學院棉花研究所李付廣研究員(yuán)團隊開展了棉花種質資源優異抗病基因鑒定與作(zuò)用機(jī)制研究，在陸地棉中鑒定到了可(kě)以增強黃(huáng)萎病抗性的亞洲棉漸滲片段，發現并解析了抗黃(huáng)萎病的關鍵基因 GhRVD1 及其抗黃(huáng)萎病的遺傳基礎。該研究爲通過生(shēng)物育種手段改良棉花抗病性提供了重要靶點，爲防控棉花黃(huáng)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”爲題在線發表在國(guó)際知名期刊《基因組生(shēng)物學（Genome Biology）》（中科(kē)院TOP一區，5年(nián)IF="20.367）上。

    大(dà)麗輪枝菌是一種土(tǔ)傳性真菌病害，宿主十分(fēn)廣泛，危害棉花、番茄、莴筍、辣椒等主要經濟作(zuò)物，給農業生(shēng)産造成了嚴重的經濟損失。由大(dà)麗輪枝菌引起的棉花黃(huáng)萎病，是棉花生(shēng)産中最主要的威脅之一，被稱爲棉花的“癌症”。挖掘棉花種質資源中的抗黃(huáng)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一段來(lái)自(zì)亞洲棉的漸滲片段與黃(huáng)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(tǐ)（NLR）的 GhRVD1 是抗黃(huáng)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(huáng)萎病抗性。更爲重要的是，GhRVD1是首個在植物中鑒定到的具有氮端串聯Toll/白(bái)細胞介素-1受體(tǐ)（TIR）結構的NLR蛋白(bái)，其串聯TIR結構通過形成反向平行的二聚體(tǐ)介導快(kuài)速免疫應答。此外，研究還(hái)發現GhRVD1的氮端結合蛋白(bái)——GhTIRP1，是植物體(tǐ)内平衡營養生(shēng)長和免疫應答的一個重要開關，其在正常生(shēng)長條件(jiàn)競争性與GhRVD1結合，抑制二聚體(tǐ)的形成，進而阻斷其介導的免疫反應，保持棉花正常生(shēng)長；而在大(dà)麗輪枝菌入侵條件(jiàn)下，其通過下調表達解除對GhRVD1占位，促進二聚體(tǐ)的形成，進而激活下遊免疫反應，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)爲該論文通訊作(zuò)者，博士生(shēng)張一豪、碩士生(shēng)張亞甯爲論文的共同第一作(zuò)者。葛曉陽研究員(yuán)參與該研究，王智研究員(yuán)爲該研究提供指導。該研究得(de)到了國(guó)家重點研發計(jì)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)農業科(kē)學院基本科(kē)研業務費的支持。

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

文章(zhāng)中原生(shēng)質體(tǐ)的提取和轉化使用了RTU4052植物原生(shēng)質體(tǐ)制備及轉化試劑盒。