棉花抗黄萎病相关基因GhDIR1的初步功能分析

　　摘要： 由大丽轮枝菌引起的黄萎病是棉花生产中最主要的威胁之一, 其可导致棉花大幅减产和纤维品质严重下降

　　摘要： 由大丽轮枝菌引起的黄萎病是棉花生产中最主要的威胁之一, 其可导致棉花大幅减产和纤维品质严重下降。课题组前期对接种大丽轮枝菌的拟南芥进行转录组分析, 其中DIR1类蛋白基因AT3G53980.2受病原菌强烈诱导表达。本研究发现, 棉花脂质转移蛋白基因GhDIR1 (Gh_A09G180700.1)与其表现出高度的同源性。生物信息学分析表明GhDIR1开放阅读框(open reading frame, ORF)为351 bp, 编码116个氨基酸。亚细胞定位结果证明, GhDIR1定位于细胞膜上。分析GhDIR1在大丽轮枝菌V991侵染后的表达模式, 发现其能快速响应大丽轮枝菌侵染。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术下调该基因表达后, 棉花对黄萎病菌抗性显著降低。分析野生型和GhDIR1沉默植株转录组测序结果, 发现差异表达基因主要在“类黄酮生物合成”“倍半萜和三萜生物合成”和“α-亚麻酸代谢”三个途径富集, 同时荧光定量结果表明三个途径中的六个关键基因GhCHS、GhDFR、GhCAD、GhSEQ、GhLOX和GhAOC在GhDIR1沉默植株中均下调表达, 与转录组数据一致; 推测GhDIR1可能通过介导类黄酮和萜类化合物合成途径, 并调节茉莉酸(jasmonic acid, JA)等植物激素的次级代谢, 来激活相关信号通路以影响植株抗病性。综上, GhDIR1作为棉花抗黄萎病的正向调控因子, 通过参与多种激素和抗病信号网络调控植物免疫防御反应。