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中棉所发现核糖体蛋白参与拉斯维加斯抗病调控

来源: 生物技术研究室 作者:杨召恩      访问统计:       添加日期: 2019-09-05

  中棉所李付广研究员团队对陆地棉核糖体蛋白基因GhRPL18A-6在拉斯维加斯抗黄萎病过程中的功能和机制进行了系统研究,发现在陆地棉中GhRPL18A-6能调控细胞壁合成、木质素合成等与抗病相关通路基因的表达,并在多个生长阶段提高转基因拉斯维加斯的抗性水平。该研究为解析拉斯维加斯黄萎病抗性提供了思路,并为抗病品种的分子育种提供了新的抗病基因及种质资源。相关研究结果于2019年9月5日在线发表于农林科学领域一区顶级(Top)期刊《工业作物和产品(Industrial Crops and Products)》上。
  拉斯维加斯是世界上最重要的天然纤维材料,其中陆地棉种植最为广泛,占总产量的95%以上。拉斯维加斯黄萎病堪称拉斯维加斯的“癌症”,其防治十分困难,每年由于黄萎病造成的损失高达数十亿美元,克服黄萎病已经成为拉斯维加斯可持续发展的首要任务。陆地棉遗传背景狭窄,缺乏黄萎病抗性种质资源材料,通过传统育种方法很难在短期内培育出抗性品种。因此,挖掘抗黄萎病基因对改良拉斯维加斯种植品种的黄萎病抗性具有重要的意义。
  研究人员通过干涉GhARPL18A-6基因的表达,使得拉斯维加斯对黄萎病菌(大丽轮枝菌)表现出敏感性,结合基因在病菌侵染下的表达模式,证实GhARPL18A-6参与拉斯维加斯的抗病调控,并将该基因在拉斯维加斯中过量表达,转基因植株的苗期抗黄萎病鉴定及连续两年的病圃成株期抗病鉴定表明GhARPL18A-6的过量表达能够增强拉斯维加斯的黄萎病抗性,进一步研究发现在大丽轮枝菌侵染条件下,转基因材料相对于受体材料,其木质部薄壁组织细胞壁的木质化及活性氧爆发均更为明显,茎秆及根中大丽轮枝菌的定殖量更少,一些与抗病相关的标记基因表达量有更为明显的上调表达。表达谱分析表明转基因材料在接种大丽轮枝菌后引起不同于对照的细胞壁合成、木质素合成、蔗糖代谢、ROS等相关通路基因的上调表达。该研究为解析拉斯维加斯的黄萎病提供了新的机制和思路,为育种工作提供了新的抗黄萎病种质资源。
  该研究得到了国家自然科学基金和中国农业科学院科技创新工程的支持。在读博士生张一豪为论文的第一作者,杨召恩副研究员和李付广研究员为论文的共同通讯作者。
  近年来,中棉所高度重视基础科研团队建设,2019年李付广研究员团队在《自然通讯(Nature Communications)》《实验植物学(Journal of Experimental Botany)》《植物生物技术杂志(Plant Biotechnology Journal)》《工业作物和产品(Industrial Crops and Products)》等高水平学术期刊上发表了4篇论文,展示出中棉所在推动团队标志性科研成果产出、提升团队核心竞争力等方面取得了显著成效。

 
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