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中国农大棉花基因克隆研究取得重大突破

2018-11-30 20:14:10

中国农大棉花基因克隆研究取得重大突破

生物通综合:科技中国报道,在棉花主要害虫——棉铃虫得到控制今天,黄萎病已成为影响棉花产量和品质的主要障碍因素。从海岛棉中分离克隆抗黄萎病基因,然后转到陆地棉,培育抗病丰产品种,是解决棉花抗黄萎病的有效途径。

黄萎病是棉花的重要病害之一,有棉花的“癌症”之称,1935年传入中国。自上世纪80年代末枯萎病得到控制后,黄萎病上升为棉花大病害,1993年全国大面积发生,此后连续多年严重发生,目前发病面积达到全国棉田面积的一半以上。黄萎病属于土传、维管束病害,化学防治难以奏效,培育抗病品种是防治该病的主要方法,但目前尚无高抗黄萎病棉花品种。黄萎病抗性鉴定证明,在三大栽培棉种(陆地棉、亚洲棉及海岛棉)中,仅有海岛棉高抗黄萎病,海岛棉中应具有抗黄萎病基因,但利用普通杂交育种手段难以获得高抗黄萎病又高产的品种。   中国农业大学植病系齐俊生博士课题组,经过10年艰苦努力,从海岛棉中分离获得了具有自主知识产权的抗黄萎病基因At7,通过转基因研究,培育出了高抗黄萎病的株系。利用棉花黄萎病菌强致病力落叶型V991菌系的毒素诱导高抗黄萎病海岛棉,然后用抑制性消减杂交(SuppressionSubtractiveHybridization,SSH)方法,获得了10个差异片段,分别命名为At1和At10,其中的At7获得了全长cDNA。 对获得的全长cDNA,首先原核表达,结果AT7蛋白对黄萎菌具有较强的抑制作用;然后分别转化了烟草、拟南芥和棉花。转基因烟草叶片对黄萎菌毒素具有很强的抗致萎能力,毒素处理后只是出现较小的坏死斑,而对照的整片叶片叶肉细胞受到不规则地破坏。由转基因拟南芥的表型分析可知,At7在转基因的后代中符合单基因显性遗传规律。 对转At7基因获得的陆地棉种子,在黄萎菌加强接种(接种量约为正常值的30倍以上,达到每克土含有30个孢子)条件下只筛选出11株表型无病植株。经分子检测,其中9株为转基因植株。用黄萎菌毒素(测定毒素蛋白含量为2.2μg/mL)浸泡检测转基因植株叶片,这些叶片对黄萎菌毒素具有极强的耐受理力,抗萎蔫时间与对照相差5倍以上。2005年9月11日,经教育部组织的国内植物病理、分子生物学及遗传育种界的9名专家鉴定认为:该项研究取得了突破性进展,研究成果达到国际水平。

齐俊生博士向介绍,经8月22日田间调查显示,导入At7抗病基因的植株发病变化率在22.58%-55.81%之间,病情指数控制在7..08之间。同时,抗及高抗黄萎病的株行表现出结铃性好、铃大等丰产特性。目前,这些株系属于转基因第3代,根据单基因遗传规律,这些株系中已存有单个抗病基因(At7)的纯合株系,为下一步选育出高抗黄萎病棉花品种打下了良好基础。

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