摘要
棉花是一种具有重要经济价值和社会价值的纤维作物。然而，棉花产量和纤维质量的主要制约因素之一是棉花枯萎病和黄萎病。目前，实践表明培育和种植抗病品种是控制这两种棉花病害最经济、最实用的方法，挖掘棉花抗病相关基因可为棉花抗病分子育种提供理论依据。近年来，研究发现拟南芥与白粉病菌互作中，蒺藜苜蓿与丛枝根真菌互作中，脂肪酸作为碳源营养均发挥关键作用。 本研究利用蒺藜苜蓿脂肪酸转运蛋白STR1及STR2的氨基酸序列通过BlastP比对，分别筛选出在棉花中高度同源的GhSTR1基因和GhSTR2基因，进行基因克隆和生物信息学分析；利用qRT-PCR分析枯萎病和黄萎病菌胁迫下GhSTRs基因在陆地棉中的转录水平；然后通过VIGS技术对GhSTRs基因的抗病功能进行初步分析；另外，在拟南芥AtSTR1的T-DNA插入突变体材料中验证STR1基因的抗病功能，并对其进行生长发育、抗旱功能分析；最后利用CLCrV介导的VIGE系统分别筛选能定点编辑AtSTR1基因、AtSTR2基因和GhSTR1基因的sgRNA。主要结果如下： 1. 克隆获得全长为2454 bp的GhSTR1基因和2175 bp的GhSTR2基因，分别编码817和724个氨基酸，二者均有保守的ABC_Transporter蛋白结构域；系统进化树分析显示GhSTR1和GhSTR2具有较近的亲缘关系。枯、黄萎病菌胁迫后表达模式分析， GhSTR1基因和GhSTR2基因均响应枯、黄萎病菌的入侵。 2. 构建GhSTR1基因、GhSTR2基因的沉默载体，GhSTR1和GhSTR2的共沉默载体，并分别获得沉默植株。枯、黄萎病菌胁迫后， TRV∶GhSTR1、TRV:GhSTR2、TRV:GhSTR1-GhSTR2沉默植株抗病性显著增强，其病情指数、维管束褐变程度、侵染茎段效率、真菌菌丝数量等均显著低于TRV:00对照组。表明GhSTRs基因可能是棉花抗枯、黄萎病菌的负相关因子。 3. 筛选获得AtSTR1基因的T-DNA插入纯合突变体株系；枯、黄萎病菌胁迫后，相比于Col-0对照组，Atstr1突变体的抗病性显著增强；生长发育表型分析，Atstr1突变体长势显著优于Col-0对照组；干旱胁迫处理后，Atstr1突变体的叶片失水率、复水后存活率均与Col-0对照组无明显差异。 4. 构建4个靶向敲除AtSTR1基因的sgRNAs和4个靶向敲除AtSTR2基因的sgRNAs。高通量测序表明其编辑效率均较低，可能均不是理想的靶位点。 5. 构建4个能同时靶向敲除棉花GhSTR1基因A、D亚组的sgRNAs，成功筛选获得2个能高效靶向编辑GhSTR1基因的sgRNAs。 以上结果表明：脂肪酸转运蛋白基因GhSTRs参与了棉花对枯、黄萎病的防御过程，是棉花抗病反应的负相关因子。
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