马峙英教授团队揭示棉花漆酶抗黄萎病重要作用及其机制

近日，国际著名学术期刊《Molecular Plant Pathology》在线发表了我校副校长马峙英教授领衔的“棉花品种创新与产业化团队”的研究成果“The cotton laccase gene GhLAC15 enhanced Verticillium wilt resistance via increasing defense-induced lignification and lignin components in the cell wall of plants”，该研究揭示了棉花漆酶激活防御诱导的木质化在抗黄萎病中的重要作用及其机制，为棉花抗病育种改良提供了重要依据。

黄萎病是影响棉花产量和品质的毁灭性病害，棉花与黄萎病菌互作是一个极其复杂的过程，系统解析棉花抗病机制对于高产、优质育种具有重要意义。细胞壁木质化是植物天然免疫响应中保守的基础防御机制，然而，棉花中防御诱导的木质化的遗传调控尚不清楚。研究团队首先发现并克隆了来自于陆地棉的漆酶基因GhLAC15，然后通过基因超表达、转录抑制，结合组织化学测定、细胞学观察、定量PCR检测和生化物质分析等相关功能研究，揭示了GhLAC15可以显著增强植株防御诱导的木质化，提高了植株Klason lignin水平和总木质素含量;增加了细胞壁G-木质素(guaiacyl lignin)的积累及其与S-木质素(syringyl lignin)的比率；同时，增加了植物细胞壁阿拉伯糖(Arabinose)和木糖(Xylose)的积累，导致细胞壁更难以被酶解；系统剖析了GhLAC15调节的防御诱导的木质化抵御黄萎病菌的作用机制。研究还发现陆地棉抗病品种比感病品种具有显著的基因表达水平。该项研究为全面了解棉花抗黄萎病分子机制、夯实抗病育种基础提供了新见解。

张艳副教授和吴立柱副教授为文章的共同第一作者，马峙英教授为通讯作者。该项研究得到了国家重点研发计划、国家产业技术体系和河北省优秀青年基金资助。

图1：沉默抗病陆地棉农大601中GhLAC15基因后植株黄萎病抗性表现

图2：GhLAC15基因改变了植株木质化水平