研究揭示棉花抗黃萎病新機制

棉花作為重要經濟作物，長期受黃萎病威脅。該病由大麗輪枝菌引發，其微菌核可長期潛伏，化學防治效果有限。栽培棉遺傳多樣性狹窄，抗病基因資源匱乏，“抗病不高產、高產不抗病”成為育種瓶頸。如何獲取兼顧抗病性與產量的突破性基因，是棉花育種的核心科學問題。

近日，中國科學院新疆生態與地理研究所研究團隊從沙漠極端耐旱苔蘚齒肋赤蘚中挖掘出被子植物缺失的古老抗逆基因ScALDH21，并成功對棉花開展遺傳轉化，獲得了穩定遺傳株系。通過多年室內外實驗驗證，該基因可顯著提升棉花對黃萎病的抗性，同時保持產量優勢。研究系統解析了異源基因改良棉花抗病高產的分子機制。

研究發現，ScALDH21基因可構建“三重防御+轉錄重編程”抗病體系。實驗室接種實驗顯示，ScALDH21基因株系真菌載量降低，黃化萎蔫癥狀減輕，株高和生物量提升。大田試驗表明，該ScALDH21基因棉花發病率降低57.8%，病情指數下降45.8%，產量提升23.8%。纖維品質指標（長度、強度、伸長率）均優于對照。分子機制顯示，該基因通過醛解毒、ROS清除、抗氧化酶活性提升等降低氧化損傷，激活茉莉酸通路和苯丙烷通路，木質素沉積增加17%-66%，抗菌黃酮積累形成化學防御網。

進一步研究揭示，ScALDH21兼具醛脫氫酶活性和轉錄因子調節功能，可直接結合茉莉酸與苯丙烷通路基因啟動子，從染色質水平調控抗病與生長平衡。

該成果為棉花抗黃萎病育種提供新基因資源，證實極端環境植物基因可實現功能遷移，為作物抗性育種提供新思路。

相關研究成果發表在Plant Biotechnology Journal上。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院基礎研究領域青年團隊穩定支持計劃、新疆維吾爾自治區“天山英才”培養計劃等的支持。

論文鏈接