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《自然·通讯》发表我校棉花团队抗病研究成果

为棉花抗黄萎病机制研究提供了新的理论基础 为陆地棉种质创新提供了新的基因资源

核心提示: 近日,我校张献龙教授领衔的棉花科研团队成功克隆了棉花中首例类病斑(一种在没有病原物侵染的条件下,自发形成病斑样坏死的现象,与植物抗病调控中的超敏反应Hypersensitive Response有关)产生相关基因SSN(SILENCE-INDUCED STEM NECROSIS)。经近10年研究,该团队克隆并验证了该基因的功能,相关论文在线发表于国际著名杂志《自然-通讯》。

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(图文|棉花团队)近日,我校张献龙教授领衔的棉花科研团队成功克隆了棉花中首例类病斑(一种在没有病原物侵染的条件下,自发形成病斑样坏死的现象,与植物抗病调控中的超敏反应Hypersensitive Response有关)产生相关基因SSN(SILENCE-INDUCED STEM NECROSIS)。经过近10年研究,该团队克隆并验证了该基因的功能,相关论文已于11月5日在线发表于国际著名杂志《自然·通讯》(Nature Communications)上,论文第一作者是该团队博士研究生孙龙清,通讯作者是张献龙教授。

SSN基因的发现,不仅为植物P450基因家族输送了新的成员,而且通过对其调控类病斑形成的分子与细胞学机理的深入研究表明,SSN经由一条全新的代谢通路调控茉莉酸合成及其信号响应以及影响系统性细胞死亡信号物质的产生,同时该信号的产生途径对植物抗病免疫过程中所产生的系统获得性抗性(SAR)的信号物质的发掘有重要的理论价值;研究还证实了茉莉酸信号通路在棉花抗黄萎病的过程中起关键性作用。

团队负责人介绍,SSN基因表达下调后导致活性氧水平明显上升,病程相关蛋白大量积累;同时,在转基因植株的试管苗阶段产生大量植株的坏死表型。有趣的是,该类病斑表型的出现可能与水杨酸信号路径无直接关系。深入研究发现,SSN是一个新的脂代谢调控因子,位于 Octadecanoids pathway下游的氧化脂类代谢路径,并且其所调控的路径与茉莉酸的合成途径存在代谢上的交叉,协同参与对脂类的代谢。研究中同时发现SSN所调控的系统性细胞死亡信号同时也是植物系统获得性抗性(SAR)信号中的关键组分。

棉花黄萎病是一种土传真菌维管束病害,被称为棉花的‘癌症’,但海岛棉中具有高抗黄萎病的种质。课题组前期通过对抗病的海岛棉“7124”接种黄萎病菌后相关差异表达基因的筛选而获得该基因的EST序列。本研究中通过对SSN转基因材料人工接种抗性鉴定的结果表明,SSN被抑制表达后显著提高了棉花对黄萎病菌的抗性,且进一步分析发现该抗性的提高与茉莉酸信号通路的持续性激活密不可分。

研究人员相信,该研究成果不仅为棉花抗黄萎病机制研究提供了新的理论基础及为陆地棉种质创新提供了新的基因资源;还为植物免疫中超敏反应(HR)的发生及系统获得性抗性(SAR)信号传递物质的发掘提供了新的理论依据与思路。SSN基因有如一个阀门,调控着植物应对病原菌的侵染水平而产生抗性水平的程度,植物通过调节SSN的表达水平,在代谢水平上把抗病信号牢牢掌握在可控范围之内。

http://www.nature.com/ncomms/2014/141105/ncomms6372/full/ncomms6372.html

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责任编辑:陈治国
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