近日，华中农业大学张献龙教授领衔的棉花遗传改良团队在Plant Biotechnology Journal在线发表了题为“The elicitor VP2 from Verticillium dahliae triggers defense response in cotton”的研究论文，该研究利用可诱导棉花免疫的激发子在棉花中异源表达实现了抗黄萎病种质创新。
大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）是一种土传维管束病原真菌，可侵染包括棉花、番茄、马铃薯等重要双子叶作物在内的200多种植物，侵染后造成的黄萎病是影响农作物可持续生产的重要因素。作为一种半活体营养型病原，大丽轮枝菌在侵染后期通过效应子、毒性因子等诱导植物叶片黄化、坏死、脱落甚至植株死亡。通过研究植物与大丽轮枝菌的互作机制，创新抗病种质与品种是防控黄萎病发生的最有效途径。 本研究通过对比不同致病力大丽轮枝菌菌株V991和1cd3-2与不同棉花品系互作的转录组分析，发现强致病力菌株V991与棉花互作过程中能诱导更多的基因上调表达。结合分泌蛋白组，筛选到10个在V991特异表达的分泌蛋白（VPs）。进一步发现VP2主要在病原入侵棉花的中期表达，并能引起烟草、拟南芥和棉花叶片的活性氧爆发与坏死。这种诱导植物免疫激活依赖于定位细胞膜的BAK1，但不依赖于SOBIR1。通过同源重组获得VP2的缺失突变体，该突变体可正常生长，但致病力显著降低。这表明VP2可作为病原侵染植物的毒性因子，用于植物免疫诱导的激发子。获得了VP2在棉花中异源表达的转基因植株。转基因棉花在苗期对大丽轮枝菌的抗性显著增强，转基因棉花中参与细胞壁修饰、响应真菌和木质素代谢基因的表达显著增强，转基因棉花中木质素含量也显著增强，表明VP2在棉花中能诱导免疫的提前激活。在病圃条件下转基因棉花的病指较野生型对照显著降低，抗病性明显，生长发育与主要农艺性状无显著影响，但产量较野生型对照提高了近30%。这为利用病原因子创新棉花抗病种质提供了新途径。
华中农业大学博士邱萍为该论文的第一作者，朱龙付教授为该论文的通讯作者，团队张献龙教授、新疆农科院孔杰研究员等共同参与了本研究。研究工作得到了国家重点研发计划（2022YFD1200303）和湖北洪山实验室（2022hszd004）项目资助。
