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科學(xué)家發(fā)現(xiàn)“棉花癌癥”抗性關(guān)鍵基因及新機(jī)制
作者：李晨 來源：中國科學(xué)報(bào) 
山東拓普生物工程有限公司  http://qp8008.cn
近日，中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院棉花研究所研究員李付廣團(tuán)隊(duì)開展了棉花種質(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)研究成果在線發(fā)表在《基因組生物學(xué)》（Genome Biology）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(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(gè)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(jìn)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(dá)解除對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。
李付廣和中棉所研究員楊召恩為該論文通訊作者，博士生張一豪、碩士生張亞寧為論文的共同第一作者。研究得到了國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、河南省杰出青年基金、國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)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(fèi)的支持。
相關(guān)論文信息：https://doi.org/10.1186/s13059-023-02950-9
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