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黄萎病是棉花的主要病害,严重影响棉花的产量。目前缺乏非常有效的途径控制棉花黄萎病的发生。利用基因工程提高棉花尤其是陆地棉对黄萎病菌的抗性是选育陆地棉抗病种质的重要方法。Ve1基因是在番茄中发现的控制黄萎病的主效基因,将Ve1进行科间转化拟南芥仍然能保持其抗病功能。本研究将人工合成的Ve1基因转化本氏烟和陆地棉对其抗性功能进行验证。
将合成的Ve1基因转化本氏烟(N.benthamiana)后,选用其中两个表达量较高的烟草纯系接种国内的棉花落叶型黄萎病菌“V991”和非落叶型黄萎病菌“1cd3-2”,但未见对黄萎病菌的抗性有明显提高。随后对烟草纯系接种了国外黄萎病菌1号生理小种“JR2”和2号生理小种“M050414”。1号生理小种对烟草的致病力较强,烟草叶片变黄干枯,生长受到抑制,同期接种2号生理小种的烟草却只表现出部分叶片发黄的症状,生长受影响较小。但转基因系和野生型对这两种黄萎病菌的抗性差异不明显。检测接种后烟草中Ve1介导信号路径相关基因的表达水平未也发现转基因系与野生型之间具有明显差异。推测在本氏烟中可能不存在Ve1基因介导的抗黄萎病信号路径。
Ve1超表达载体转化陆地棉YZ1后得到两个转录水平较高的转基因纯系。将其接种“V991”后,转基因系在表型和病指两方面都没有表现出对黄萎病菌的抗性有所增强,且下游信号路径相关基因也并未被激活。由此可见,Ve1基因对提高棉花对黄萎病菌的抗性的作用并不大。另外,接种实验发现国外黄萎病菌1号生理小种“JR2”对棉花植株没有致病力。
利用番茄近等基因系Craigella GCR26和Craigella GCR218鉴定Ve1对国内黄萎病菌的抗谱,对番茄接种国内棉花黄萎病菌“V991”和“1cd3-2”后,GCR26和GCR218都未表现出感病症状,生长正常,与对照处理没有差异。由此推测番茄对国内棉花黄萎病菌的抗性可能与Ve1没有关系,但番茄当中可能存在其他抗病信号路径使其产生抗性,番茄对棉花黄萎病菌的抗性机制还有待进一步挖掘。