棉花是我国重要的经济作物,但其产量和纤维品质正受到多种病害的威胁。系统获得性抗性(SAR)是植物应对病原菌入侵的一种广谱、持久的免疫机制,但其在棉花中的调控机制仍不明确。转录因子TGA家族作为调控植物免疫反应的核心因子,可以广泛参与植物SAR的建立,并在SAR过程中发挥关键作用。然而,TGA成员在棉花免疫中的具体功能仍然不清楚。
2025年9月19日,福建农林大学农学院范凯团队在《Industrial Crops & Products》(《工业作物与产品》)上发表了题为“Integrated genome and expression of the TGA family in Gossypium hirsutum reveals GhTGA12 could positively regulate systemic acquired resistance”的研究论文。该研究系统鉴定了棉花中35个TGA转录因子,发现GhTGA12通过激活ROS信号、PR基因表达,并与GhNPR1互作,正向调控SAR过程,为棉花抗病育种提供了新的靶点。
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本研究通过对陆地棉基因组的系统分析,鉴定出35个GhTGA转录因子,并依据系统进化、保守基序和基因结构将其分为5个组。转录组数据分析显示,GhTGA12在黄萎病和棉花卷叶病毒胁迫下显著上调表达,表明其在免疫响应中的潜在作用。进一步的功能验证表明,GhTGA12定位于细胞核,具有转录激活活性,且其表达受到病原菌Pst DC3000的诱导。在单次病原菌侵染时,过表达GhTGA12植株未表现出增强的抗性,但在预处理诱导SAR后,其抗病性显著增强(图1)。此外,转基因植株中ROS积累增加,PR基因的表达水平也有所上调。通过AlphaFold3、BiFC和Y2H试验,研究进一步发现GhTGA12能够与SAR关键调控因子GhNPR1发生互作,揭示了其调控SAR的分子机制。该研究系统地解析了棉花TGA家族,明确了GhTGA12在SAR中的关键调控作用,为棉花抗病遗传改良提供了理论依据和基因资源。
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图1 Pst DC3000 预处理后过表达GhTGA12植株较野生型植株表现出增强的抗病性
福建农林大学农学院范凯副教授为该论文的通讯作者;福建农林大学农学院2025届硕士研究生钱政毅、菌草与生态学院2023级硕士研究生曹舒怡以及农学院贾琪副教授为该论文的共同第一作者。本研究得到了福建农林大学科技创新专项基金(KFb22006XA)和福建农林大学青年教师赴省部共建闽台作物有害生物生态防控国家重点实验室访学研修访问学者基金(KFXZ23004)等项目的资助。
论文链接:
https://doi.org/10.1016/j.indcrop.2025.121924
作者简介:
范凯,博士,福建农林大学副教授,硕士生导师。入选福建省高层次人才、福建农林大学“金山学者”学术新秀,并于2022年入选中国博士后科学基金百名资助者选介。长期致力于作物逆境生理机制的研究,主持国家自然科学基金、中国博士后科学基金特别资助及面上一等资助、福建省自然科学基金、福建省高校青年自然基金重点项目等多项科研项目。近年来,以第一作者或通讯作者身份在《Journal of Experimental Botany》、《Journal of Integrative Plant Biology》、《中国农业科学》、《作物学报》等国内外期刊上发表论文23篇。
钱政毅,福建农林大学农学院2025届农学硕士,在学期间研究方向为作物逆境生理研究,以第一作者身份在期刊《Industrial Crops & Products》和《生物技术通报》上发表论文各1篇。
曹舒怡,福建农林大学菌草与生态学院2023级在读硕士研究生,研究方向为作物逆境生理研究,以第一作者身份在期刊《Industrial Crops & Products》上发表论文1篇。
贾琪,博士,福建农林大学副教授,硕士生导师,福建省回国留学引进人才。长期致力于作物耐逆的分子遗传研究;主持国家自然科学基金、福建省自然科学基金等项目。近几年作为第一作者或通讯作者在《Plant Biotechnology Journal》、《Plant, Cell & Environment》等杂志上发表相关文章。
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