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三连发!我院马峙英团队在棉花抗病虫研究中取得新进展

发布日期:2021-06-27 12:40:00

棉花产业关乎国计民生。选育高产、优质、多抗新品种是棉花生产的重大需求,抗病、抗虫性改良是实现品种高产、优质的重要保障。黄萎病、棉铃虫等病虫为害常造成棉花产量、品质严重下降,挖掘抗病虫遗传变异并解析其与产量、品质的关系是棉花遗传改良的重要科学问题。

近日,我院马峙英团队在棉花抗黄萎病、棉铃虫等研究中取得新进展。在Plant Biotechnology Journal、Plant Journal和Molecular Plant Pathology分别在线发表了题为“A large-scale genomic association analysis identifies a fragment in Dt11 chromosome conferring cotton Verticillium wilt resistance(大规模基因组关联分析鉴定出棉花Dt11 染色体一个区段调控黄萎病抗性)”、“Tissue-specific expression of GhnsLTPs identified via GWAS sophisticatedly coordinates disease- and insect-resistance by regulating metabolic flux redirection in cotton(关联分析鉴定的GhnsLTPs组织特异表达通过代谢流的重定向协调了棉花的抗病虫性)”和“Cotton GhSSI2 isoforms from the stearoyl acyl carrier protein fatty acid desaturase family regulate Verticillium wilt resistance(棉花硬脂酰-ACP-去饱和酶基因调控黄萎病抗性)”的研究论文。这些研究结果为棉花病虫抗性遗传改良提供了新的基因组变异和有用等位基因。

在Plant Biotechnology Journal一文中,通过棉花自然变异群体黄萎病抗性全基因组关联分析(GWAS),发现13 个以前未知的核心优异等位变异与黄萎病抗性显著相关,关联信号最高峰值在Dt11区段(68,798,494-69,212,808)稳定出现。与参考基因型相比,13个核心优异SNP可将棉花的黄萎病抗性由感病提升为耐病。该Dt11 区段聚集着21 个抗病功能基因,其中包括一个之前未描述的 L 型凝集素结构域受体激酶 (GhLecRKs-V.9) 基因簇。研究结果表明该 Dt11 区段对控制黄萎病抗性有重要作用。现代品种的优异等位变异频率(FEA)显著高于早期品种(12.55% vs 4.29%),表明人工选择导致FEA增加。最新育成的棉花品种 JND23 和 JND24 在育种过程中固定了这些优异等位变异,且对产量、品质没有负向影响。

在Plant Journal一文中,发现位于At10染色体上的关联基因GhnsLTPs通过改变苯丙烷途径中木质素和类黄酮代谢流的变化调控棉花对枯萎病、黄萎病和棉铃虫、蚜虫的抗性,并且GhnsLTPs通过在根与叶中的组织特异性表达同时影响抗病、抗虫的广谱抗性功能。

在Molecular Plant Pathology一文中,作者首次明确了棉花硬脂酰-ACP-去饱和酶家族中的GhSSI2对调节植株体内C18:1水平起主导作用,且GhSSI2通过GhWRKY50 和GhWRKY51介导对棉花枯萎病、黄萎病抗性的负调控作用。

由马峙英教授带领的河北农业大学棉花品种创新与产业化团队,重点开展棉花种质资源鉴定和创新、重要性状基因克隆和分子标记发掘、不同类型棉花新品种创制等研究,取得了系列重要成果。先后育成、审定21个棉花新品种,获得国家科技进步二等奖2项,省部级科技一等奖6项。在Nat Genet、Nat Biotechnol、Plant Biotechnol J、Plant J、Mol Plant Pathol、Theor Appl Genet、Crop J以及中国农业科学、作物学报等国内外知名期刊发表研究论文200余篇。