基本介紹
- 中文名：抗棉花黃萎病的人工合成抗真菌肽的結構與功能
- 依託單位：浙江大學
- 項目負責人：王學德
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
棉花黃萎病是大麗輪枝菌（真菌）從根系侵入棉花體內引起的病害，在我國危害嚴重，損失巨大，農藥防治效果不佳，又缺乏抗病種質，使棉花雜交育種和轉基因育種均面臨很難找到現成抗性基因的問題。本項目通過改造天然抗真菌肽（簡稱天然肽）的結構，克服天然肽的缺陷，獲得人工合成抗真菌肽（簡稱人工肽），並利用現有的3套（天然肽與人工肽）轉基因棉花株系，比較天然肽與人工肽在棉花細胞，特別是根細胞中的表達特點和差異，研究人工肽抑菌所需的結構，以及對棉花黃萎病菌的抑菌功能，為人工設計和合成抗病基因提供理論依據和關鍵技術。
結題摘要
陸地棉易發黃萎病。棉花黃萎病是大麗輪枝菌（真菌）從根系侵入棉花體內引起的病害，在我國危害嚴重，損失巨大，農藥防治效果不佳，又缺乏抗病種質，使棉花雜交育種和轉基因育種均面臨很難找到現成抗性基因的問題。為此，本項目通過改造天然抗真菌肽（簡稱天然肽）的結構，克服天然肽的缺陷，獲得人工合成抗真菌肽（簡稱人工肽），比較天然肽與人工肽在植物細胞，特別是根細胞中的表達特點和差異，研究人工肽抑菌所需的結構，以及對棉花黃萎病菌的抑菌功能，為人工設計和合成抗病基因提供理論依據和關鍵技術。 研究獲得了6方面的結果：（1）在抗菌肽資料庫中，找出潛在抗黃萎病菌的“天然肽”600種，對其進行分析、預測和選擇，根據抗菌肽修飾的原理，在保留抗菌核心區基礎上，對其進行設計、加工和改造，經人工合成後獲得了新型“人工肽”20種。（2）用“人工肽”對長江和黃河流域兩大棉區的15種黃萎病菌進行抑菌試驗，50%以上的“人工肽”的抑菌效果比“自然肽”更佳；並選出最佳“人工肽”4種（BTD-S、CM-S、D4E1-S和D51-S），它們不但抑菌力強和持久，而且對動物細胞（綿羊血紅細胞）無毒性。（3）用農桿菌介導法將“人工肽”基因轉化擬南芥和棉花，研究基因在植物細胞中的表達，以及對病菌的抗性，證實轉“人工肽”基因的植株不但對黃萎病的抗性有顯著提高，而且不影響植株的正常生長與發育。（4）“人工肽”基因的導入，可誘導抗氧化酶（SOD、POD、CAT、APX）的提高和活性氧（H2O2，O2-）的降低，以及衰老相關基因（NAP基因家族）表達的改變，從而使植株表現為抗衰老。（5）將GFP基因導入到黃萎病菌中，用該病菌（含GFP基因）接於棉花根系，可在螢光顯微鏡下觀察病菌侵入棉花的過程，為轉基因植株的抗性檢測提供了更為直觀的技術。（6）為了在培養基上篩選出含“人工肽”基因的植物細胞，根據“黃萎病菌分泌的毒素（toxin）損害植物細胞，使植株萎蔫乃至死亡”的病理學原理，我們提取黃萎病菌的毒素，添加在培養基中，用“毒素”篩選抗病細胞（轉化細胞），由此建立了一套黃萎病菌“毒素篩選法”培育轉基因植株的技術。上述6方面的研究成果，為棉花乃至植物的抗病育種開創了一條新途徑。 2012年1月至2015年12月，發表學術論文11篇，出版一本專著，其中SCI論文9篇，具較高影響因子（6.312-3.353）的論文有4篇。
