棉花黄萎病抗性研究新突破：多组学解析助力抗病品种培育

为探究棉花黄萎病抗性机制，研究人员开展 GWAS 和转录组分析，发现多个候选基因，助力培育抗病品种。

　　大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb）引发的黄萎病，是一种极具破坏性的土传维管束病害，会影响棉花生长，致使棉花纤维品质严重下降，在全球范围内给棉花生产造成重大损失。然而，棉花抗黄萎病位点或基因的鉴定进展有限，这很可能是因为该性状的遗传特性极为复杂。并且，棉花抗黄萎病的分子机制仍未被充分了解。在本研究中，研究人员对一个包含 383 份陆地棉种质的自然群体进行了黄萎病耐受性的表型变异研究，开展了全基因组关联分析（GWAS），还对不同黄萎病抗性反应的棉花基因型进行了转录组分析。在环境 E1 下，全基因组关联分析在 D02 和 D11 染色体的两个峰值信号中检测到 70 个显著的单核苷酸多态性（SNP）以及 116 个与抗性位点相关的基因。转录组分析发现，在耐黄萎病（J46）和感黄萎病（J11）的基因型中，分别有 2689 个和 13289 个差异表达基因（DEG）。通过基因本体（GO）和京都基因与基因组百科全书（KEGG）分析，这些差异表达基因主要富集在代谢、植物激素信号转导、苯丙烷途径、丝裂原活化蛋白激酶（MAPK）级联途径以及植物 - 病原体互作途径。研究发现，这些差异表达基因包含多个转录因子（TF）基因家族，主要有 AP2/ERF、锌指蛋白（ZF）、WRKY、NAC 和 MYB，此外还有五肽重复序列（PPR）蛋白和抗性（R）基因。最后，综合两项研究结果，在全基因组关联分析和 RNA 测序（RNA-seq）分析结果中，找到了 34 个重叠的与黄萎病抗性相关的候选基因，包括WRKY、MYB、细胞色素 P450（CYP）和抗性基因类似物（RGA）。这项研究有助于了解棉花应对黄萎病的分子过程，为深入研究相关基因和途径提供了关键信息，并且通过提供大量候选基因，为利用加速育种培育抗黄萎病棉花品种奠定了基础。