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由土传真菌大丽轮枝菌引起的黄萎病是造成棉花减产的主要病害之一，被称为“棉花的癌症”。近日，中科院微生物所研究团队在Plant Physiology在线发表了题为VILLIN2 regulates cotton defense against Verticillium dahliae by modulating actin cytoskeleton remodeling的研究论文，报道了微丝结合蛋白GhVLN2通过调控微丝骨架动态重排参与棉花对大丽轮枝菌侵染的防御应答。
该研究发现，棉花VILLIN基因家族成员GhVLN2沉默后细胞中束状微丝减少，棉花植株的根和茎弯曲、叶片皱缩，茎杆易折且维管组织细胞壁纤维素含量降低。棉花受大丽轮枝菌侵染后，GhVLN2基因表达下调，GhVLN2沉默棉花植株的黄萎病抗性比对照明显提高。进一步研究发现, 尽管GhVLN2沉默植株根细胞中的束状微丝少于对照细胞，但大丽轮枝菌侵染后其微丝丰度和成束度则升高到与对照相同水平，而且微丝骨架动态重排提前发生。体外试验证明低浓度的GhVLN2在Ca2+存在时，其生化活性可由微丝成束转变为微丝切割；同时发现，外加钙离子能够促进GhVLN2沉默细胞中微丝的切割。由于大丽轮枝菌侵染后GhVLN2表达下调，同时其侵染还能够引起Ca2+向根细胞内流，因此推测在病原菌侵染时GhVLN2的微丝切割活性被激活，进而通过促进微丝骨架的动态重排参与棉花对大丽轮枝菌侵染的防御应答。该研究解析了棉花先天免疫系统应答大丽轮枝菌侵染过程中GhVLN2基因的调控表达和功能转换，为微丝骨架动态重塑参与植物和病原菌相互作用提供了新的实验依据。
图1 GhVLN2沉默棉花植株（TRV-GhVLN2）的黄萎病抗性比对照（TRV）提高（A），沉默细胞微丝骨架动态重排提前发生（B）
中国科学院微生物研究所已毕业的硕士生李文博为论文的第一作者，王海云副研究员和孙永铎博士为共同通讯作者。相关工作得到了国家自然科学基金和中科院战略性先导科技专项的资助。
论文链接：
https://doi.org/10.1093/plphys/kiad095
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