陆地棉抗源抗落叶型黄萎病及相关抗病性应答的分子机理研究

自转基因抗虫棉代替常规棉以来棉铃虫得到基本控制，但黄萎病已成为棉花生产可持续发展的主要障碍之一。由于主要栽培种陆地棉黄萎病尤其是落叶型黄萎病抗源极缺,落叶型黄萎病在我国棉区逐渐加重，相关分子基础研究较为薄弱，加强棉花抗落叶型黄萎病分子机理研究和抗落叶型黄萎病育种十分紧迫。.本项目利用自育的第一个陆地棉抗黄萎病多菌系的抗源等材料，采用高通量的基因芯片及MicroRNA芯片、抑制性消减杂交相结合，通过接种强致病力落叶型黄萎病菌系、中等致病力菌系和不接种处理相比较，筛选差异表达基因，建立黄萎病菌侵染棉花过程中相关的MicroRNAs表达谱，克隆获得新的抗病（防卫）基因，揭示棉花抗落叶型黄萎病的分子机理，为基因工程育种奠定坚实基础，对有效控制黄萎病危害、促进棉花生产可持续发展具有重大的理论和实践意义，研究结果对揭示其他植物抗真菌病等分子机理也具有重要的指导作用。

棉花黄萎病是棉花生产可持续发展的主要障碍之一。由于主要栽培种陆地棉黄萎病尤其是落叶型黄萎病抗源极缺 , 落叶型黄萎病在我国棉区逐渐加重，相关黄萎病抗性分子机理仍然不清楚，加强棉花抗落叶型黄萎病分子机理研究和抗落叶型黄萎病育种十分紧迫。 . 本项目以高抗黄萎病的新海15（海岛棉）和KV-1(陆地棉)为材料，分别采取接种落叶型强致病力黄萎病菌系V991、中等致病力D07038及不接种诱导处理，全株取样方法，通过Solexa转录组测序和数字基因表达谱（DGE升级版）分析，筛选获得了棉花抗黄萎病相关基因和差异表达microRNAs。.研究结果表明，抗黄萎病的陆地棉和海岛棉感染黄萎病之后可能具有不同的抗性机理，构建了6个数字表达谱文库并测序，最终筛选出44个具有显著性差异表达基因可能与棉花的抗性有关。同时我们分析了苯丙氨酸代谢途径在各棉花品种接菌前后的变化，在陆地棉中HCT基因在接菌后表达量显著上调，而其它基因（包括PAL, 4CL, CAD, CCoAOMT和COMT）的表达量却无明显变化；在海岛棉中，接菌后HCT基因表达量无显著变化，而是PAL, 4CL, CAD, CCoAOMT和 COMT基因却表现出表达显著上调的现象。然而无论是海岛棉还是陆地棉在不同菌系之间基因的表达差异不大。其间我们克隆全长cDNA基因3个，并进行了相关基因的表达分析和代谢途径基因网络初步分析。.同时，以抗黄萎病陆地棉品种KV-1，通过黄萎病菌V991接种和不接种处理，采用高通量的Solexa测序构建了2个small RNA文库，筛选获得了37个新的microRNAs，并预测了这些microRNAs的靶基因，预测出24个新microRNA的靶基因mRNAs。这些相应的mRNAs涉及植物与病原菌相互作用、细胞内吞作用、异喹啉生物碱合成、萜类骨架生物合成、促分裂原活化蛋白激酶（MAPK）信号途径、次生代谢生物合成等。并采用qRT-PCR对microRNAs的进行了表达分析。我们鉴定出的37个新的miRNAs及其相关的靶基因中部分与陆地棉抗黄萎病有关。.研究结果为揭示了棉花抗黄萎病的分子机理提供了重要的的分子信息数据，为棉花抗黄萎病分子育种应用提供了重要信息，在理论与实践上均具有重要的科学意义。.本项目至今发表相关的国际期刊论文5篇，其中SCI收录论文4篇。申请国家发明专利2项。