Genome Biology[2021 IF 17.9}中棉所李付廣研究員團隊發(fā)現(xiàn)棉花抗黃萎病關(guān)鍵基因和新機制

中棉所李付廣研究員團隊發(fā)現(xiàn)棉花抗黃萎病關(guān)鍵基因和新機制

    2023年5月10日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所李付廣研究員團隊開展了棉花種質(zhì)資源優(yōu)異抗病基因鑒定與作用機制研究，在陸地棉中鑒定到了可以增強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)。該研究為通過生物育種手段改良棉花抗病性提供了重要靶點，為防控棉花黃萎病提供了新思路。相關(guān)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”為題在線發(fā)表在國際知名期刊《基因組生物學(xué)（Genome Biology）》（中科院TOP一區(qū)，5年IF="20.367）上。

    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)濟作物，給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)造成了嚴重的經(jīng)濟損失。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制，對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是首個在植物中鑒定到的具有氮端串聯(lián)Toll/白細胞介素-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)平衡營養(yǎng)生長和免疫應(yīng)答的一個重要開關(guān)，其在正常生長條件競爭性與GhRVD1結(jié)合，抑制二聚體的形成，進而阻斷其介導(dǎo)的免疫反應(yīng)，保持棉花正常生長；而在大麗輪枝菌入侵條件下，其通過下調(diào)表達解除對GhRVD1占位，促進二聚體的形成，進而激活下游免疫反應(yīng)，抵御病原菌入侵。

    中棉所李付廣研究員和楊召恩研究員為該論文通訊作者，博士生張一豪、碩士生張亞寧為論文的共同第一作者。葛曉陽研究員參與該研究，王智研究員為該研究提供指導(dǎo)。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、河南省杰出青年基金、國家重點實驗室基礎(chǔ)研究基金和中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院基本科研業(yè)務(wù)費的支持。

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

文章中原生質(zhì)體的提取和轉(zhuǎn)化使用了RTU4052植物原生質(zhì)體制備及轉(zhuǎn)化試劑盒。