中国农业科学院棉花研究所的新发现
【棉花黄萎病】防治—中国农业科学院棉花研究所的新发现
2020-11-28 07:00
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近日，中国农业科学院棉花研究所朱荷琴研究员团队开展了棉花黄萎病生物防治研究，从棉花内生蜡状芽孢杆菌中鉴定出一种能抑制病原菌生长并对寄主具有诱导免疫活性的新型抗菌蛋白环糊精糖基转移酶，对防治棉花黄萎病具有重要意义。相关研究结果以“CGTase, a novel antimicrobial protein from Bacillus cereus YUPP-10, suppresses Verticillium dahliae and mediates plant defence responses”为题发表在农林科学领域一区顶级（Top）期刊《分子植物病理（Molecular Plant Pathology）》上。
由大丽轮枝菌引起的棉花黄萎病被称为棉花“癌症”，严重影响了棉花健康生长，目前仍缺乏有效的防治技术。利用生防菌是防治棉花黄萎病有效的手段，具有绿色、安全、环保的优势。研究人员从一株能够高效防治黄萎病的棉花内生细菌中获得了一种环糊精糖基转移酶CGTase，能够显著抑制大丽轮枝菌的生长，并诱导寄主产生免疫反应，过表达CGTase拟南芥对黄萎病的抗性显著提高，该研究系首次报道该类蛋白具有防治真菌病害的作用。进一步对该蛋白的结构进行深入研究，揭示了CGTase结构域D、A1和C分别在拮抗病原菌和诱导寄主免疫反应中的功能，为作物黄萎病的生物防治提供了重要的生防资源，同时也为棉花等作物转基因抗病育种提供了重要依据。
本研究通过构建fosmid文库鉴定了一种能够水解β-1,4-糖苷键的蛋白为环糊精糖基转移酶（CGTase），其能够抑制大丽轮枝菌孢子的产生和萌发、抑制微菌核的萌发；诱导棉花产生抗病性；CGTase过表达植株黄萎病的抗性显著增强。对CGTase结构进行分析，发现其与已报道的同源蛋白在6个domains存在差异。进一步对CGTase蛋白的A1, B, A2, C, D 和E结构域突变体的功能分析发现，domain D的突变体水解对羧甲基纤维素、N-乙酰氨基葡糖、几丁质的能力显著降低；domain A1和C不能诱导植物的HR反应和活性氧爆发，表明CGTase蛋白的domain D与水解活性有关，domain A1和C是诱导植物防御反应的关键结构域。该研究为作物黄萎病的生物防治提供了重要的生防资源，同时也为棉花等作物转基因抗病育种提供了重要依据。
来自 植物微生物最前线 中国农业科学院棉花研究所 感谢！
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