近日，中國(guó)農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員李付廣團(tuán)隊(duì)對(duì)陸地棉核糖體蛋白基因GhRPL18A-6在棉花抗黃萎病過程中的功能和機(jī)制進(jìn)行了系統(tǒng)研究。相關(guān)研究結(jié)果在線發(fā)表于《工業(yè)作物和產(chǎn)品》(Industrial Crops and Products)。

該研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，該基因能調(diào)控細(xì)胞壁合成、木質(zhì)素合成等與抗病相關(guān)通路基因的表達(dá)，并在多個(gè)生長(zhǎng)階段提高轉(zhuǎn)基因棉花的抗性水平。該研究為解析棉花黃萎病抗性提供了思路，并為抗病品種分子育種提供了新的抗病基因及種質(zhì)資源。

棉花是世界上最重要的天然纖維材料。棉花黃萎病堪稱棉花“癌癥”，防治十分困難，每年由于黃萎病造成的損失高達(dá)數(shù)十億美元，克服黃萎病已經(jīng)成為棉花可持續(xù)發(fā)展的首要任務(wù)。陸地棉遺傳背景狹窄，缺乏黃萎病抗性種質(zhì)資源材料，通過傳統(tǒng)育種方法很難在短期內(nèi)培育出抗性品種。因此，挖掘抗黃萎病基因?qū)Ω牧济藁ǚN植品種的黃萎病抗性具有重要意義。

研究人員通過干涉GhARPL18A-6基因的表達(dá)，使得棉花對(duì)黃萎病菌(大麗輪枝菌)表現(xiàn)出敏感性，結(jié)合基因在病菌侵染下的表達(dá)模式，證實(shí)GhARPL18A-6參與棉花的抗病調(diào)控。轉(zhuǎn)基因植株的苗期抗黃萎病鑒定及連續(xù)兩年的病圃成株期抗病鑒定表明，GhARPL18A-6的過量表達(dá)能夠增強(qiáng)棉花的黃萎病抗性。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在大麗輪枝菌侵染條件下，轉(zhuǎn)基因材料相對(duì)于受體材料，其木質(zhì)部薄壁組織細(xì)胞壁的木質(zhì)化及活性氧爆發(fā)均更為明顯，莖稈及根中大麗輪枝菌的定殖量更少，一些與抗病相關(guān)的標(biāo)記基因表達(dá)量有更為明顯的上調(diào)表達(dá)。表達(dá)譜分析表明，轉(zhuǎn)基因材料在接種大麗輪枝菌后引起不同于對(duì)照組的細(xì)胞壁合成、木質(zhì)素合成、蔗糖代謝等相關(guān)通路基因的上調(diào)表達(dá)。

該研究得到國(guó)家自然科學(xué)基金和中國(guó)農(nóng)科院科技創(chuàng)新工程支持。

相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2019.111742

《中國(guó)科學(xué)報(bào)》(2019-09-17第5版農(nóng)業(yè)科技)