棉花抗黄萎病研究取得了重大突破

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最主要障碍因素。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。　　黄萎病是棉花的最重要病害之一，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，黄萎病上升为棉花第一大病害，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，研究成果达到国际领先水平。　　2005年冬季，将9株转基因抗黄萎病植株后代在海南繁殖加代、分单株收获得到了转基因第3代种子。2006年将转基因第3代单株，在超强接种病圃（100×107）育苗后带病土移栽至田间，种植株行。据发病高峰期调查，感病对照（CK）发病率达到99.10％，病指81.98，高抗株系与对照（CK）相比，差异达11倍之多：转基因株行中有16个株行达到抗黄萎病水平，发病率变化在22.58％-55.81％之间，病指在7.26-19.08之间，其中1个株系达到高抗水平，病株率22.58％，病指7.26；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。2006年8月26日，国家农业部、中国棉花研究所等机构的权威专家对项目的实施进行了考察，认为该项研究在攻克棉花“癌症”方面取得了重大突破。目前，这项技术已经获得了具有自主知识产权的专利。