微生物所運用HIGS技術實現對棉花黃萎病的防控

　　棉花黃萎病是由土壤病原真菌——大麗輪枝菌（Verticillium dahliae Kleb.）所引起的一種植物維管束病害。該病具有分布廣、危害重、病原菌存活時間長、化學農藥難于防治等特點。多年以來，棉花黃萎病嚴重威脅著棉花的生產和相關產業的發展，給棉農及國家造成很大的經濟損失。在科技部轉基因重大專項和中國科學院戰略性先導（B類）的資助下，中國科學院微生物研究所研究員郭惠珊課題組成功利用寄主誘導基因沉默（HIGS）技術實現了對棉花黃萎病的防控。

　　RNA沉默(RNA干擾)是一種在真核生物中廣泛存在的保守機制，其作用方式是經一系列復雜的合成途徑產生小分子RNA并以位點特異的剪切方式使之與序列互補的靶標RNA降解。近年來，雖然寄主誘導RNA沉默（HIGS,host induced gene scilencing）被應用于一些植物病原包括真菌的抗性利用，但僅局限于概念性的驗證，沒有實驗證據表明植物產生的小RNA進入真菌細胞并且誘導了靶標基因的沉默；而且，抗病檢測都是在實驗室規模進行，HIGS在大田自然環境下是否有作用也從未得到證實。由于大量大麗輪枝菌微菌核存在于棉花種植土壤中，棉花與病原菌的斗爭持續于整個植物生長期，所以，HIGS在棉花抗黃萎病的應用中充滿著極大的挑戰和神秘感。

　　郭惠珊課題組利用真菌疏水蛋白VDH1編碼基因作為目標分子，構建RNAi（VdH1i）轉基因棉花，進行致病性檢測和分子實驗驗證。在實驗室規模檢測驗證獲得高抗性轉基因棉花。由于敲除VDH1基因影響大麗輪枝菌微菌核的產生，但不影響其菌絲生長，使研究人員可以從侵染棉花中分離得到菌絲，進行RNA沉默效應的檢測。研究結果證明了棉花產生的小RNA能夠進入菌絲體誘導目標基因沉默。經過多年的努力，南繁北育，科研人員終于獲得了純和轉基因株系，并通過新疆實地病圃抗病檢測證明了HIGS在棉花抗黃萎病上應用的可行性和有效性。其結果將為培養抗棉花黃萎病、解決實際生產中棉花缺乏抗病資源的困境開拓新的策略和研究方向。

　　該研究成果已在線發表在國際期刊MOLECULAR PLANT上。郭惠珊課題組博士生張濤為第一作者，郭惠珊為通訊作者。

　　另一個方面，隨著大麗輪枝菌基因組測序工作的深入，大量的基因組數據不斷涌現，有利于選擇更多更有效的靶標基因進行HIGS的研究和開發，因此，對基因功能的準確注釋就顯得尤為重要。但是，目前對于大麗輪枝菌，研究基因功能最為主要的方法是利用T-DNA介導的同源重組來實現基因的敲除和互補驗證。同源載體的構建和后續敲除轉化子的篩選就成為了研究過程中最為關鍵的限速步驟。工欲善其事必先利其器，微生物所郭惠珊課題組和張杰課題組合作，通過比較真菌功能基因研究過程中所涉及的載體構建和后續的篩選策略，綜合目前所有載體構建和敲除轉化子篩選的優點，成功構建了用于大麗輪枝菌中快速構建和篩選敲除轉化子的載體（USER-ATMT-DS）。和傳統的構建方法和敲除轉化子的篩選方法相比較，USER-ATMT-DS載體大大縮減了載體構建和敲除基因的周期，并且實現精準敲除，極大地減少了后期篩選的工作量。該載體的應用將非常有助于推動大麗輪枝菌和其他真菌的功能基因研究。

　　該研究成果已在線發表在國際期刊PHYTOPATHOLOGY上。郭惠珊課題組博士生王勝為第一作者，郭惠珊和張杰為共同通訊作者。