





中国农业科学 ›› 2026, Vol. 59 ›› Issue (7): 1380-1399.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2026.07.002
李元晶(
), 袁瑞祥(
), 李永泰, 孙天歌, 刘峰, 李艳军, 张新宇*(
)
收稿日期:2025-08-29
接受日期:2025-10-27
出版日期:2026-04-08
发布日期:2026-04-08
通信作者:
联系方式:
李元晶,E-mail:20232012017@stu.shzu.edu.cn。袁瑞祥,E-mail:2369974923@qq.com。李元晶和袁瑞祥为同等贡献作者。
基金资助:
LI YuanJing(
), YUAN RuiXiang(
), LI YongTai, SUN TianGe, LIU Feng, LI YanJun, ZHANG XinYu*(
)
Received:2025-08-29
Accepted:2025-10-27
Published:2026-04-08
Online:2026-04-08
摘要:
【目的】大丽轮枝菌(Verticillium dahliae)是一种重要的土传病原真菌,可侵染200多种植物,引致黄萎病,对全球农业生产造成严重经济损失。细胞壁降解酶(CWDEs)在病原真菌致病过程中发挥关键作用,鉴定棉花黄萎病菌中的β-葡萄糖苷酶基因并探究其功能,为棉花抗病育种提供新的分子靶点。【方法】通过生物信息学分析,从大丽轮枝菌全基因组鉴定β-葡萄糖苷酶基因,并对其进化关系、保守结构域和表达模式进行系统分析。利用寄主诱导的基因沉默(HIGS)技术在棉花中沉默Vdbg4和Vdbg6,评估其对棉花抗病性的影响。设计靶向Vdbg4(asiR1364)和Vdbg6(asiR1444)的asiRNAs分别与V. dahliae共培养,对共培养V. dahliae的生长发育、碳源利用和胁迫响应能力,以及致病力等进行调查。通过酵母信号肽诱捕试验验证Vdbg6的分泌活性,并利用农杆菌介导的烟草瞬时表达试验检测其是否触发植物免疫反应。【结果】从大丽轮枝菌全基因组中共鉴定18个β-葡萄糖苷酶基因,其中,Vdbg4和Vdbg6受感病棉花品种根系分泌物诱导后显著上调表达。利用HIGS技术分别沉默Vdbg4或Vdbg6,以及同时沉默2个基因,均能显著减轻棉花的发病症状,降低病情指数和真菌生物量。靶向Vdbg4和Vdbg6的asiRNAs(asiR1364、asiR1444和asiR1364+1444)能够抑制病原菌的菌落和菌丝生长,降低产孢和孢子萌发率、碳源利用和胁迫响应的能力以及致病力。Vdbg6具有分泌活性,但它不能引起烟草细胞程序性坏死,也不能抑制由BAX诱导的烟草细胞程序性坏死。【结论】Vdbg4和Vdbg6均参与大丽轮枝菌的生长发育、碳源利用、胁迫响应和致病过程。
李元晶, 袁瑞祥, 李永泰, 孙天歌, 刘峰, 李艳军, 张新宇. 棉花黄萎病菌β-葡萄糖苷酶基因的鉴定及其在致病中的功能[J]. 中国农业科学, 2026, 59(7): 1380-1399.
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表2
大丽轮枝菌中β-葡萄糖苷酶基因的鉴定"
| 基因ID ID gene | 基因 名称 Gene name | CDS长度 CDS length (bp) | 蛋白长度 Protein length (aa) | 染色体Chromosome | 分子量 Molecular weight (kDa) | 理论 等电点Isoelectric point | 跨膜结构 域数量Transmembrane domain number | 亚细胞定位预测Subcellular localization prediction | 基因描述 Gene description |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| VDAG_00134 | Vdbg1 | 2878 | 813 | 2 | 87.54 | 6.34 | 1 | 质膜 Plasma membrane | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_01062 | Vdbg2 | 3076 | 897 | 1 | 98.58 | 5.41 | 0 | 细胞质 Cytosol | 耐热β-葡萄糖苷酶Thermostable Beta-glucosidase |
| VDAG_01263 | Vdbg3 | 1886 | 611 | 1 | 66.56 | 6.28 | 0 | 细胞质 Cytosol | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_02542 | Vdbg4 | 2796 | 798 | 3 | 86.19 | 5.67 | 0 | 线粒体Mitochondrion | 耐热β-葡萄糖苷酶Thermostable Beta-glucosidase |
| VDAG_05580 | Vdbg5 | 2489 | 774 | 2 | 85.27 | 4.98 | 0 | 细胞质 Cytosol | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_06279 | Vdbg6 | 2758 | 683 | 8 | 74.29 | 5.54 | 0 | 细胞外 Extracellular | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_08139 | Vdbg7 | 2500 | 816 | 6 | 87.91 | 4.69 | 0 | 细胞外 Extracellular | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_09280 | Vdbg8 | 2605 | 823 | 4 | 89.29 | 5.93 | 0 | 细胞质 Cytosol | 耐热β-葡萄糖苷酶Thermostable Beta-glucosidase |
| VDAG_09750 | Vdbg9 | 3169 | 876 | 3 | 94.85 | 4.78 | 0 | 细胞外 Extracellular | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_09393 | Vdbg10 | 1943 | 609 | 4 | 67.13 | 4.88 | 0 | 细胞外 Extracellular | 周质β-葡萄糖苷酶Periplasmic Beta-glucosidase |
| VDAG_05611 | Vdbg11 | 2676 | 833 | 2 | 91.40 | 5.61 | 0 | 细胞质 Cytosol | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_03973 | Vdbg12 | 2598 | 803 | 3 | 104.64 | 5.51 | 0 | 细胞外 Extracellular | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_02717 | Vdbg13 | 2942 | 955 | 3 | 86.67 | 5.24 | 1 | 细胞质 Cytosol | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_08263 | Vdbg14 | 2313 | 746 | 6 | 78.45 | 4.77 | 0 | 细胞外 Extracellular | 耐热β-葡萄糖苷酶Thermostable Beta-glucosidase |
| VDAG_08240 | Vdbg15 | 2632 | 836 | 6 | 89.78 | 5.41 | 0 | 细胞质 Cytosol | 耐热β-葡萄糖苷酶Thermostable Beta-glucosidase |
| VDAG_06333 | Vdbg16 | 1995 | 476 | 8 | 53.78 | 4.87 | 0 | 细胞质 Cytosol | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_02175 | Vdbg17 | 2420 | 781 | 7 | 84.91 | 5.39 | 0 | 细胞外 Extracellular | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
| VDAG_03143 | Vdbg18 | 648 | 215 | 6 | 23.10 | 4.88 | 0 | 细胞质 Cytosol | β-葡萄糖苷酶Beta-glucosidase |
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