我国学者在棉花抗枯萎病基因鉴定与分子育种技术方面取得重要进展

　　

　　在国家自然科学基金项目（批准号：U1703231）等资助下，华中农业大学棉花遗传改良团队通过群体遗传学、基因编辑和转录组学等研究手段，鉴定到棉花抗枯萎病主效基因Fov7，并发现谷氨酸类受体（GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE，GLR）可作为非典型主效抗病基因调控作物免疫反应。研究成果以“谷氨酸类受体一个核苷酸变异为棉花提供枯萎病抗性(A Single-Nucleotide Mutation in a GLUTAMATE RECEPTOR-LIKE Gene Confers Resistance to Fusarium wiltin Gossypiumhirsutum)”为题，于2021年2月19日发表在《前沿科学》（Advanced Science）期刊上。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/advs.202002723

　　尖孢镰刀菌（Fusariumoxysporum）是一种广泛存在的土传病原真菌，其寄主范围广泛，可侵染包括茄科蔬菜、瓜类、棉花、香蕉及花卉等100多种具有重要经济价值的农作物。棉花枯萎病（Fusarium wilt）是由尖孢镰刀菌萎蔫专化型（Fusarium oxysporumf.sp. vasinfectum (Fov) Atk. Sny& Hans）引起的棉花病害，是影响世界棉花生产最严重的病害之一，与黄萎病并称为棉花的“癌症”。

　　项目利用290份陆地棉栽培种组成的自然群体经过多年新疆棉田鉴定，结合覆盖全基因组的高密度SNP标记对棉花抗枯萎病进行了全基因组关联分析。鉴定到棉花抗枯萎病的主效基因位点Fov7定位在D03染色体1.97-2.37 Mb区间，共包含23个候选基因。分析表明显著性最高的SNP位于一个编码谷氨酸类受体（GLR）基因Gh_D03G0209的编码区，导致该蛋白胞外结构域一个氨基酸变异。蛋白序列的进化分析表明陆地棉具有不同于拟南芥GLR三个家族的第四个亚家族GLR4，Gh_D03G0209属于第四亚家族成员，并将其命名为GhGLR4.8。在高抗枯萎病的棉花品种中抑制GhGLR4.8的表达或通过基因编辑突变GhGLR4.8都使得棉花品种变得极为感病。根据GhGLR4.8在抗病和感病品种中等位基因的SNP变异开发了基于PCR扩增的分子标记，并建立了可区别GhGLR4.8抗病基因型和感病基因型的检测体系，实现了棉花抗枯萎病种质资源的快速筛选与鉴定。

　　长期以来，由于抗病基因未知、抗病机制不明，我国棉花抗枯萎病育种以传统病圃鉴定为主，影响了种质资源鉴定与育种效率。该研究通过鉴定棉花抗枯萎病主效基因，发现谷氨酸类受体也可作为作物主效抗病基因，并开发了可快速鉴定的分子标记检测体系，完善了作物与病原菌分子互作理论体系，为棉花抗枯萎病分子育种提供了技术支撑。

 

图1：棉花抗枯萎病基因GhFov7的克隆与鉴定