棉花GhXEGIP1通过抑制真菌VdEG1和水杨酸信号通路赋予对黄萎病的抗性机制研究

本研究揭示了棉花GhXEGIP1蛋白通过特异性抑制黄萎病菌(Verticillium dahliae)关键毒力因子VdEG1（糖苷水解酶GH12家族成员），并调控水杨酸(SA)信号通路，从而增强植物抗病性的分子机制。通过分子对接、转基因验证及病理学分析，首次阐明GhXEGIP1通过保守精氨酸残基阻断VdEG1活性中心，同时激活木质素沉积和防御相关基因表达，为作物抗病育种提供新靶点。

　　

Highlight

棉花GhXEGIP1通过抑制真菌VdEG1和水杨酸信号通路赋予黄萎病抗性

Section snippets

植物材料与培养条件

本研究选用抗黄萎病棉花品种中植棉2号(Gossypium hirsutum cv. Zhongzhimian No.2)。成熟种子经浓硫酸脱绒后，蒸馏水浸泡24小时，滤纸培养发芽，2天后移栽至蛭石培养基，于25℃光照培养箱中培育。

GhXEGIP1基因的特征与响应机制

转录组分析发现，GhXEGIP1在黄萎病菌侵染后6-24小时显著上调（图S1）。系统发育和蛋白结构分析显示，GhXEGIP1含有典型XEGIP结构域（图S2），分子对接模拟揭示其保守精氨酸残基像"分子钥匙"插入VdEG1活性中心，与催化谷氨酸形成稳定复合物，结合自由能显著低于其他GHs。

讨论

本研究首次证实棉花GhXEGIP1能双重防御黄萎病：①直接抑制VdEG1的木质纤维素水解活性，降低真菌毒力；②通过激活SA通路"预警信号"，促进转基因拟南芥木质素沉积形成"物理屏障"。有趣的是，沉默GhXEGIP1的棉花出现"氧化风暴"现象，暗示该蛋白具有调控活性氧平衡的新功能。

Conclusion

GhXEGIP1如同植物免疫系统的"双面特工"，既通过"分子诱饵"机制中和病原酶活性，又协调SA通路启动系统抗性。未来在棉花中过表达该基因，有望培育出"自带防护罩"的抗病品种。