JIA | 石河子大学聂新辉教授课题组基于8亲本陆地棉MAGIC群体木质素响应黄萎病相关基因的定位

木质素是植物次生细胞壁的主要组分之一，木质素代谢在植物生命活动具有重要的生理意义。木质素合成路径相关酶活的变化、中间产物的积累和木质素含量的增加与植物生长发育以及对生物或非生物逆境的抗性响应密切相关。首先，木质素与纤维素等物质在细胞壁骨架内有效融合，能够增加植物细胞壁的机械强度，作为被动防御系统，木质素沉积能够有效阻止病原菌入侵及扩展。

近期，石河子大学作物遗传育种实验室聂新辉教授课题组完成的题为“Association mapping of lignin response to Verticillium wilt through an eight-way MAGIC population in Upland cotton”的研究论文在Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文)，JIA) 2023年5期正式发表。

研究者通过对黄萎病人工病圃和轮作苗圃中MAGIC群体共288份陆地棉品系的茎秆木质素含量进行测定，比较发现人工病圃的木质素含量显著高于轮作苗圃。研究者将同一材料人工病圃与轮作苗圃的木质素含量比值命名为木质素响应黄萎病菌的值（The lignin Response to Verticillium Wilt, 简称LRVW）。采用五级法对8个亲本的黄萎病病情指数进行鉴定后，发现亲本的LRVW与黄萎病病情指数显著负相关，相关系数达到0.82。随后将群体的LRVW值进行全基因组关联分析，结果鉴定到了4个位点与LRVW值有关，其中3个SNP在多个环境中被重复检测到。基于群体的连锁不平衡分析，在显著SNP上下游各500 kb的范围内确定了3个候选区间（qLRVW-A04, qLRVW-A10和qLRVW-D05）。通过对候选区间内基因的功能注释分析、编码序列变异分析和基因表达模式分析，研究者确定了2个与拟南芥AT4G13340和AT4G28910同源的关键候选基因Ghi_D05G01046和Ghi_D05G01221。Ghi D05G01046编码一个胞外蛋白（LRX），该蛋白由N端富含亮氨酸重复序列（LRR）结构域和C端延伸结构域组成，可能通过调控棉花细胞壁的发育和木质素的合成参与棉花抗黄萎病。Ghi_D05G01221编码JaZ的转录共抑制因子，参与茉莉酸介导的拟南芥信号通路。该研究有助于了解棉花茎秆木质素响应黄萎病菌的遗传基础，从而为揭示木质素响应黄萎病菌机理奠定基础，为棉花抗黄萎病的遗传基础研究开辟新视角。

石河子大学农学院棉花分子遗传育种团队硕士研究生田晓敏和已毕业韩鹏硕士为该论文的并列第一作者，聂新辉教授、潘振远副教授和朱龙付教授为通讯作者。该研究得到本研究得到了国家自然科学基金(31760402)、新疆生产建设兵团中青年科技创新引领计划(2019CB027)和国家自然科学基金项目(31771844)的资助。

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https://doi.org/10.1016/j.ji‍a.2‍022‍.0‍8‍.‍034

Cite the article:

TIAN Xiao-min, HAN Peng, WANG Jing, SHAO Pan-xia, AN Qiu-shuang, Nurimanguli AINI, YANG Qing-yong, YOU Chun-yuan, LIN Hai-rong, ZHU Long-fu, PAN Zhen-yuan, NIE Xin-hui. 2023. Association mapping of lignin response to Verticillium wilt through an eight-way MAGIC population in Upland cotton. Journal of Integrative Agriculture, 22(5): 1324-1337.

研究团队简介

石河子大学棉花分子遗传育种团队负责人为聂新辉教授和潘振远副教授，主要从事棉花分子标记的相关工作，包括利用分子标记构建棉花遗传连锁图、重要性状的QTL定位与图位克隆、分子标记辅助育种。在棉花株型、抗旱、抗黄萎病和品质改良等方面取得重要成果。研究团队集中棉花基础研究和育种优势力量，同时从作物遗传改良国家重点实验室引进绿洲学者特聘2位、讲座1位、高层次人才2位，紧密围绕新疆棉花自1950年引种至1978年审定第一个品种至今的所有审定品种、衍生品系及骨干亲本种质分子遗传机理开展。多次进行兵团科技特派服务，在统一的栽培技术管理下对棉花新品种进行鉴定筛选，结合棉花纤维品质、产量及抗病性等重要性状来综合评价适宜当地种植的高产优质棉花新品种。为南疆第三师特困团44团建立三个适宜当地高产优质高效棉花新品种示范区及辐射区。团队还通过棉花基因组十倍的高通量群体测序技术建立了海陆棉种间和种内的高密度遗传变异图谱，鉴定出海陆棉品种间显著遗传渐渗位点，并通过种内全基因组关联作图挖掘了对纤维性状具有重要效应的渐渗位点，为新疆棉花分子育种提供崭新的理论基础，为今后的棉花育种指出了发展方向与可能。

Journal of Integrative Agriculture (《农业科学学报》(英文), JIA) 由中华人民共和国农业农村部主管，中国农业科学院与中国农学会主办，中国农业科学院农业信息研究所承办。综合性英文学术期刊，月刊。创刊于2002年，现任主编为中国科学院院士陈化兰。JIA主要栏目有作物科学、园艺、植物保护、动物科学、动物医学、农业生态环境、食品科学、农业经济与管理等。刊稿类型有综述、研究论文、简报以及评述等。全部论文在Elsevier-ScienceDirect (SD) 平台OA出版。最新SCI影响因子4.384，位于SCI-JCR农业综合学科Q1区。中科院分区农林科学1区。2016年以来先后获得中国科协等部委 “提升计划”“登峰计划”“卓越计划”项目支持。

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