Genome Biology[2021 IF 17.9}中棉所李付廣研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)棉花抗黃萎病關(guān)鍵基因和新機(jī)制

中棉所李付廣研究員團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)棉花抗黃萎病關(guān)鍵基因和新機(jī)制

    2023年5月10日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所李付廣研究員團(tuán)隊(duì)開(kāi)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(guó)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(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(kāi)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。

    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(yáng)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(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。

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。