江苏省农科院豆类团队:首次克隆绿豆黄花叶病毒抗病基因VrADH,破解抗病分子机制赋能绿色育种

发布时间:2026-07-01 08:30 来源:经作所 浏览次数:

近日,江苏省农业科学院豆类团队在国际农林科学领域权威期刊《Journal of Agricultural and Food Chemistry》发表重磅研究成果,论文题为“Identification and Functional Characterization of the Mungbean Yellow Mosaic India Virus Resistant Gene VrADH Using a MAGIC Population”。该研究首次在绿豆中完成了绿豆黄花叶印度病毒(MYMIV)抗病基因的克隆与功能验证,系统解析了乙醇脱氢酶调控氧化还原稳态介导病毒抗性的分子机制,为绿豆抗病分子育种与绿色生产提供了核心基因资源与理论支撑。

绿豆是全球重要的食用豆作物,由MYMIV引起的黄花叶病是其生产最严重的生物胁迫,重病田减产可达85%以上。绿豆是缅甸旱季第一大出口创汇作物,也是带动当地农户增收的核心豆类产业,而绿豆黄花叶病在缅甸等东南亚产区素有“绿豆绝症”之称,是对生产威胁最大的病毒性病害之一。长期以来,化学防控效果有限且易引发媒介抗药性,传统抗病育种受限于抗病种质匮乏、遗传机制不明,进展缓慢。

该研究以自主构建的八亲本绿豆MAGIC(多亲本高世代互交)群体为材料,经全基因组重测序获得147万余个高质量SNP标记,筛选出310份代表性家系,在缅甸MYMIV高发产区完成两季的田间抗病鉴定,表型数据稳定可靠。

核心突破:定位克隆首个绿豆MYMIV抗病功能基因VrADH

通过全基因组关联分析,研究团队在4号染色体上定位到在两个环境中稳定存在的主效抗病位点qMYMIV-4。结合抗感品种转录组、病毒诱导表达分析,最终明确编码乙醇脱氢酶的VrADH为该位点的关键抗病基因。

单倍型分析显示,VrADHHap1为优异抗病单倍型,在抗病品系中占比达65.5%;其在MYMIV危害最严重的南亚地区频率最高,呈现明显的自然选择特征,而在东亚、东南亚产区占比极低,育种应用潜力巨大。

机制解析:调控氧化还原稳态,双重途径限制病毒侵染

本氏烟瞬时表达功能验证证实,过表达VrADH可显著降低病毒外壳蛋白基因的转录水平,大幅增强植株对MYMIV的抗性。

机制上,VrADH可能通过两条核心途径发挥抗病毒功能:一是提升ADH酶活,激活SOD、POD、CAT等关键抗氧化酶,高效清除病毒诱导的过量活性氧,减轻细胞氧化损伤;二是维持细胞氧化还原稳态,阻断病毒劫持宿主复制通路与胞间扩散,从复制和传播两个层面限制病毒危害。

育种价值:抗病丰产无连锁累赘,可实现性状协同改良

研究证实,携带VrADH优异单倍型的株系,在开花期、成熟期、株高、荚长、单株产量等关键农艺性状上,与感病株系无显著差异,不存在产量性状连锁累赘。该基因可通过分子标记辅助育种直接导入主栽品种,实现抗病性与丰产性的协同改良。

此次研究是绿豆抗病基因组学领域的标志性成果,首次填补了绿豆中无克隆验证MYMIV抗病基因的研究空白,拓展了乙醇脱氢酶在植物—病毒互作中的功能边界。研究成果不仅为豆科作物抗双生病毒机制研究提供了新视角,更为绿豆抗病分子设计育种提供了精准的基因靶点与优异等位基因,将有力推动绿豆抗病品种培育与产业绿色高质量发展。

江苏省农业科学院经济作物研究所为论文第一单位,江苏省农业科学院袁星星研究员与泰国农业大学Prakit Somta教授为论文共同通讯作者,江苏省农业科学院博士后普逸翔为论文第一作者,江苏省农业科学院陈新研究员和浙江大学张明方教授为该论文提供了重要指导,刘金洋、林云、王陈昊、张茜、陈景斌、闫强等科研人员共同参与了研究工作。该研究得到了国家重点研发计划、国家食用豆产业技术体系、江苏省种业振兴项目、江苏省卓越博士后计划等项目的支持。

论文全文链接:http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jafc.6c01305

分享:
打印此页 关闭窗口