近日，中国农业科学院棉花研究所棉花分子遗传改良创新团队研究揭示了叶绿体蛋白GhPsbO打破生长-免疫权衡的机制，为打破生长与抗病的矛盾、实现农作物稳产增产，提供了切实可行的分子育种思路。相关研究成果以“GhPsbO breaks the growth-immunity trade-off by simultaneously promoting yield and defence in cotton”为题发表在国际知名期刊《植物细胞（The Plant Cell）》（IF=13.5）上。

黄萎病被称为棉花的“癌症”，严重影响棉花的产量和品质。然而，激活棉花抗病能力往往会抑制生长发育、降低产量，这种“生长—免疫权衡”难题阻碍了棉花育种同时实现高产和抗病两大目标。因此，发掘能够协同调控产量和抗病性的关键基因可以为高产抗病棉花育种提供关键分子靶点。

该研究发现黄萎病菌入侵棉花时，会分泌毒性效应蛋白 Vd10375作为“破防武器”会精准靶向棉花叶绿体放氧复合物蛋白GhPsbO，阻止该蛋白的降解；同时抑制该蛋白的天然反义长链非编码RNA的转录，解除对GhPsbO的转录抑制，通过双重机制稳定该蛋白在叶绿体中大量积累，避免了因该蛋白降低引发的活性氧迸发，进而削弱棉花免疫反应，为黄萎病菌侵染创造条件；过表达GhPsbO提高棉花的光合效率、促进木质素的积累，构建了棉花的结构性防御，从而同时提升棉花的产量和抗病性。意外的是，敲除该蛋白会使叶绿体中活性氧大量积累，从而提高棉花对大丽轮枝菌的抗性，但会造成植物生长受抑制。在大丽轮枝菌入侵时，MYB家族转录因子GhMYB44被快速激活，通过结合并抑制GhPsbO启动子的表达，适度诱导活性氧积累进而激活基础免疫，提高棉花对黄萎病的抗性。该研究获得了一套以叶绿体蛋白GhPsbO为核心的平衡调控植物生长和免疫防御的分子机制，破解了长期以来“生长与免疫不可兼得”的研究难题，为助力实现作物稳产抗病提供了有效的分子靶点和育种策略。

该研究得到国家自然科学基金青年B类项目（32522074）等项目的资助。中棉所博士研究生李佳宁、河南师范大学硕士研究生王乾坤、曲阜师范大学赵航副教授为论文共同第一作者，中棉所刘理森助理研究员、李付广研究员、葛晓阳研究员为共同通讯作者。

原文链接：https://doi.org/10.1093/plcell/koag190

Vd10375-lncPsbO-GhPsbO-GhMYB44模块调控棉花抗病和高产的机制模型