元素百科介绍基因工程手段克服棉花的“不治之症”。近日，中国科学院遗传与发育生物学研究所副研究员王一琴发现，天麻抗真菌蛋白gafp4对不同生理型黄萎病菌株具有非常明显的抗性，是一种有效的高抗棉黄萎病蛋白。
黄萎病是棉花的“癌症”
大丽轮枝菌是一种毁灭性的植物病原真菌，寄主非常广泛，可感染400多种植物，包括许多具有重要经济价值的作物。大丽轮枝菌每年损失数十亿美元。
1935年，当斯字棉被美国引进时，大丽轮枝菌被引入中国，并迅速传播。目前，中国约一半的棉花种植区受到黄萎病害的影响，成为棉花生产中最严重的病害，年经济损失达到15亿元～20亿元。
据王义琴介绍，大丽轮枝菌属于土壤细菌，在土壤中形成细菌核抵抗不良环境存活十多年，生产无有效杀菌剂，因此，抗病棉品种的培育被认为是预防和控制黄萎病的重要手段，但由于缺乏有效的抗源，尚未成功培育高抗性品种。因此，黄萎病一直被认为是棉花的“癌症”。
天麻是我国有1000多年药用历史的传统中草药。天麻生活史大部分时间生活在地下，没有叶子，不能进行光合作用，需要与各种真菌，特别是蜂蜜环菌营共存。在共生过程中，天麻需要依靠蜂蜜环菌感染来提供营养，天麻进化出一个有效的防御系统来抑制体内真菌的过度感染。研究发现，天麻抗真菌蛋白存在于天麻块茎的表皮和皮层薄壁细胞中（gafp）这是这个防御系统的基础。离体抗真菌活性实验表明，gafps具有非常广泛的抗菌活性，对许多植物病原真菌具有很强的抑制作用，表明其在植物抗真菌基因工程中具有很大的应用前景。
克服棉花“绝症”的基因工程
王义琴从天麻克隆到天麻抗真菌蛋白基因，通过蛋白质净化、测序和cdna文库筛选，命名为gafp，证明gafp对包括黄萎病在内的各种真菌具有良好的抗性。进一步筛选天麻基因组文库发现，天麻中有四个gafp基因。
研究人员发现，新成员gafp4在体内外具有最强的抗菌活性，具有细胞间质定位的信号肽能显著增强抗性。王义琴研究小组与中国农业科学院棉花研究所研究员李福光研究小组、中国农业科学院植物保护研究所简桂良研究小组、山西农业科学院棉花研究所研究员焦改利研究小组合作了十多年，将gafp4转化为两个陆地棉栽培品种，连续三年在山西运城、河南安阳、河北廊坊进行黄萎病鉴定试验，gafp4对不同生理型黄萎病菌株有非常明显的抗性，是一种有效的高抗棉黄萎病蛋白。
王义琴指出，gafp4转基因棉在纤维产量上也有20.7%尤为重要～随着51.7%的增加，这项研究成果有可能通过植物基因工程手段克服棉花的“不治之症”。
