Genome Biology[2021 IF 17.9}中棉所李付廣研究員團隊發現棉花抗黃萎病關鍵基因和新機制
中(zhong)棉(mian)所李付(fu)廣研(yan)究員團(tuan)隊發現棉(mian)花抗黃萎病關鍵基因和新機制
2023年(nian)5月10日，中(zhong)國農(nong)業科學院(yuan)棉(mian)(mian)(mian)花研(yan)究所李付廣研(yan)究員團隊開展了棉(mian)(mian)(mian)花種質(zhi)資源優異抗病(bing)(bing)基(ji)因鑒定與作用機制研(yan)究，在陸地棉(mian)(mian)(mian)中(zhong)鑒定到了可以(yi)增強(qiang)黃(huang)萎病(bing)(bing)抗性的亞洲棉(mian)(mian)(mian)漸滲片段(duan)，發(fa)現并解析了抗黃(huang)萎病(bing)(bing)的關鍵基(ji)因 GhRVD1 及其(qi)抗黃(huang)萎病(bing)(bing)的遺(yi)傳基(ji)礎。該(gai)研(yan)究為通過生物育種手段(duan)改良棉(mian)(mian)(mian)花抗病(bing)(bing)性提(ti)供(gong)了重(zhong)要靶點，為防控棉(mian)(mian)(mian)花黃(huang)萎病(bing)(bing)提(ti)供(gong)了新思路。相關研(yan)究成(cheng)果以(yi)“Genome-wide association analysis reveals a novel pathway mediated by a dual-TIR domain protein for pathogen resistance in cotton”為題(ti)在線發(fa)表在國際(ji)知名期刊《基(ji)因組生物學（Genome Biology）》（中(zhong)科院(yuan)TOP一區(qu)，5年(nian)IF="20.367）上。
大(da)麗輪枝(zhi)菌(jun)是一(yi)(yi)種土(tu)傳性(xing)真菌(jun)病害(hai)，宿主十分廣(guang)泛，危害(hai)棉(mian)(mian)(mian)花(hua)(hua)、番茄、萵筍、辣椒(jiao)等主要經(jing)濟(ji)(ji)作物(wu)，給農業生(sheng)產(chan)造成了(le)嚴重的(de)(de)經(jing)濟(ji)(ji)損失(shi)。由大(da)麗輪枝(zhi)菌(jun)引起的(de)(de)棉(mian)(mian)(mian)花(hua)(hua)黃萎病，是棉(mian)(mian)(mian)花(hua)(hua)生(sheng)產(chan)中最(zui)主要的(de)(de)威脅之(zhi)一(yi)(yi)，被稱(cheng)為棉(mian)(mian)(mian)花(hua)(hua)的(de)(de)“癌癥”。挖掘棉(mian)(mian)(mian)花(hua)(hua)種質(zhi)資源中的(de)(de)抗黃萎病基因(yin)并(bing)解析其抗病機(ji)制(zhi)，對(dui)于棉(mian)(mian)(mian)花(hua)(hua)抗病遺傳改良和穩定棉(mian)(mian)(mian)花(hua)(hua)生(sheng)產(chan)具(ju)有重要意義。
該研究在(zai)陸地棉(mian)中(zhong)鑒定到一(yi)(yi)段(duan)(duan)來自亞洲棉(mian)的(de)(de)(de)(de)(de)漸滲片(pian)段(duan)(duan)與(yu)黃(huang)萎病抗性顯著相關，并發現該片(pian)段(duan)(duan)內編(bian)碼核甘酸結合(he)(he)(he)域和(he)(he)富含亮氨酸重(zhong)(zhong)復序列的(de)(de)(de)(de)(de)胞(bao)內免疫(yi)(yi)受(shou)(shou)體(ti)(ti)（NLR）的(de)(de)(de)(de)(de) GhRVD1 是(shi)抗黃(huang)萎病的(de)(de)(de)(de)(de)關鍵基因(yin)(yin)，且該基因(yin)(yin)在(zai)陸地棉(mian)中(zhong)少數核苷(gan)酸位點的(de)(de)(de)(de)(de)突(tu)變削弱了其介導(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)黃(huang)萎病抗性。更為重(zhong)(zhong)要的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)，GhRVD1是(shi)首個在(zai)植物中(zhong)鑒定到的(de)(de)(de)(de)(de)具(ju)有氮(dan)端串聯(lian)Toll/白細胞(bao)介素-1受(shou)(shou)體(ti)(ti)（TIR）結構的(de)(de)(de)(de)(de)NLR蛋白，其串聯(lian)TIR結構通過(guo)形成(cheng)反(fan)向平行的(de)(de)(de)(de)(de)二聚體(ti)(ti)介導(dao)快速免疫(yi)(yi)應答。此外，研究還(huan)發現GhRVD1的(de)(de)(de)(de)(de)氮(dan)端結合(he)(he)(he)蛋白——GhTIRP1，是(shi)植物體(ti)(ti)內平衡營養生(sheng)長(chang)和(he)(he)免疫(yi)(yi)應答的(de)(de)(de)(de)(de)一(yi)(yi)個重(zhong)(zhong)要開關，其在(zai)正常(chang)生(sheng)長(chang)條(tiao)件競爭性與(yu)GhRVD1結合(he)(he)(he)，抑制二聚體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)，進而(er)阻(zu)斷其介導(dao)的(de)(de)(de)(de)(de)免疫(yi)(yi)反(fan)應，保(bao)持棉(mian)花正常(chang)生(sheng)長(chang)；而(er)在(zai)大麗輪枝菌(jun)入(ru)侵(qin)條(tiao)件下，其通過(guo)下調表(biao)達解(jie)除對GhRVD1占位，促進二聚體(ti)(ti)的(de)(de)(de)(de)(de)形成(cheng)，進而(er)激活下游免疫(yi)(yi)反(fan)應，抵御病原菌(jun)入(ru)侵(qin)。
中(zhong)棉所李付廣研(yan)究(jiu)(jiu)員和(he)楊召(zhao)恩研(yan)究(jiu)(jiu)員為該(gai)論(lun)文通訊作者，博士生張(zhang)一(yi)豪、碩士生張(zhang)亞寧為論(lun)文的共同第(di)一(yi)作者。葛曉陽研(yan)究(jiu)(jiu)員參與該(gai)研(yan)究(jiu)(jiu)，王智(zhi)研(yan)究(jiu)(jiu)員為該(gai)研(yan)究(jiu)(jiu)提供指導。該(gai)研(yan)究(jiu)(jiu)得到了國(guo)家重點研(yan)發計(ji)劃、河南(nan)省杰出青(qing)年基金、國(guo)家重點實驗室基礎研(yan)究(jiu)(jiu)基金和(he)中(zhong)國(guo)農業(ye)科(ke)學院(yuan)基本科(ke)研(yan)業(ye)務費(fei)的支持。
原文鏈接：
文章中原生質體的提取和轉化使用了RTU4052植物原生質體制備及轉化試劑盒。