中国农业科学｜石河子大学张新宇课题组：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
棉花黄萎病是由大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）引起的一种毁灭性土传病害，该病原菌寄主范围广泛，可侵染200多种植物。大丽轮枝菌能在病死植株的枯叶、茎秆和土壤中形成微菌核，从而在不良环境中存活至少14年，直到被寄主根系分泌物刺激并萌发，其萌发的菌丝先沿根部生长，并定殖在根皮层，进入木质部导管，最终形成无性分生孢子并分布于整个植株中。黄萎病的典型症状包括叶片黄化、萎蔫、维管束褐变，严重时导致植株死亡。黄萎病每年影响我国约半数棉田，造成的经济损失达15—20 亿元。由于大丽轮枝菌具有稳定存在的微菌核结构，致使其引起的黄萎病至今难以防治。传统化学防治和农业措施防控效果有限，深入解析大丽轮枝菌的致病机制，挖掘致病关键因子对开发新型抗病策略具有重要意义。
近期，石河子大学农学院张新宇课题组完成的题为“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”的研究在《中国农业科学》2026年第59卷7期正式发表。
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。
结果显示，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。
综上，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。
石河子大学农学院张新宇老师为该文通信作者，李元晶和袁瑞祥为第一作者。
该研究获得兵团重点领域科技攻关项目（2024AB001）、国家自然科学基金地区基金（32360494）、自治区重大科技专项（2023A02003-1-3）、石河子大学育种专项（YZZX202304）、石河子科技计划（2024ZD03）的资助。
全文链接：
文献引用：
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.
LI YuanJing, YUAN RuiXiang, LI YongTai, SUN TianGe, LIU Feng, LI YanJun, ZHANG XinYu. Identification and Functional Characterization of β-Glucosidase Genes in Verticillium dahliae for Pathogenicity on Cotton[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2026, 59(7): 1380-1399.
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