实验室李付广研究员团队发现人工选择影响棉花黄萎病抗性新证据

作者：棉花生物育种与综合利用全国重点实验室 日期：2024-04-13 访问量：

实验室李付广研究员团队发现陆地棉驯化和改良过程中，关键抗病基因受到人为选择来满足不同时期的育种需求，并阐明了该抗病通路中外质体活性氧爆发介导的抗性机制，为棉花抗病遗传改良提供了重要靶点。相关研究成果以“Promotion of apoplastic oxidative burst by artificially selected GhCBSX3A enhances Verticillium dahliae resistance in upland cotton”为题发表在生物学1区Top期刊《The Plant Journal》（IF="7.2）上。

陆地棉是全球最广泛种植的栽培种，具有产量高适应性广的特点，然而陆地棉对黄萎病的抗性却十分有限。大多数研究表明，陆地棉在对抗黄萎病菌侵染时可能具有天然的劣势，为抗黄萎病育种带来了巨大的困难。因此如何在有限的遗传多样性背景下开发陆地棉的抗病潜力具有重要意义。

该研究在陆地棉A13号染色体上鉴定到一个与黄萎病抗性相关联的位点，并发现胱硫醚-β-合成酶结构域编码基因 GhCBSX3A 是该位点内主效抗黄萎病基因。该基因对于呼吸爆发氧化酶同源基因（RBOHs）介导的外质体活性氧爆发和系统获得性抗性的建立具有重要作用。进一步研究发现， GhCBSX3A 启动子上的自然突变降低了其转录活性，进而损害了棉花黄萎病抗性的完整性。通过单倍型分析发现，该基因的抗病基因型在早期驯化过程中存在负向选择，造成了同期陆地棉黄萎病抗性的显著下降；在随后的育种改良过程中，伴随着黄萎病介导的选择压力，该基因的抗病基因型比例持续升高，该时期陆地棉黄萎病抗性逐步恢复。研究结果解释了病原菌介导的选择压力与人为选择抗病基因型之间的关系，提出了陆地棉较弱的黄萎病抗性与驯化中的抗性丢失有关，为陆地棉抗病遗传改良提供了新思路。

中棉所与郑州大学联培博士张一豪为论文的第一作者，中棉所杨召恩研究员为该论文通讯作者，曲阜师范大学赵航副教授为该研究提供指导。该研究工作获得了河南省重点研发计划、国家重点研发计划和河南省杰出青年基金等项目的支持。

Doi：10.1111/tpj.16736

GhCBSX3A 的人为选择与棉花的黄萎病抗性之间的关系