陆地棉群体木质素对黄萎病反应的关联图谱1.介绍陆地棉是一种重要的工业和有价值的经济作物，是世界上可再生纺织纤维和油籽的主要来源之一，占世界棉花产量的97%。尽管如此，由于抗病性差，特别是黄萎病，这种作物的全部潜力受到严重损害，黄萎病是棉花具破坏性和广泛传播的疾病，由机会性真菌黄萎病引起。这种真菌自然存在于土壤中，可以通过根渗透到棉花的皮层和木质部，终接管了整个工厂，真菌迅速扩散到菌丝体中，阻断了植物的水分运输系统，导致叶片萎蔫变黄，从而导致整株死亡。为了尽量减少大众对棉花生产的影响，已经进行了许多尝试，从化学预防措施到交替栽培模式和培育抗大众的陆地棉花品种，后者被认为是经济有效的策略。因此，鉴定与大丽花抗性相关的基因是了解棉花与大丽花之间生理相互作用的关键，有助于对大丽花抗性进行遗传改良，随着单核苷酸多态性技术的发展，已经发现了许多大众抗性基因/数量性状位点。通过对196个重组自交系群体和70K芯片的探索，在棉花25号染色体上鉴定出119个与疾病发生率和疾病指数相关的数量形状基因座 。同样，通过对棉花63K SNP阵列和120个棉花核心精英品种的选育，从18个显著SNP中鉴定出5个数量形状基因座 ，利用2084份棉花材料和4730个SNP等位基因，鉴定出10个与该疾病表型叶片严重程度指数相关的数量形状基因座。同时，利用本体分离分析鉴定了棉花中2个VW抗性数量形状基因座。在BSA中，F2分离群体是通过抗性品种与敏感品种杂交而形成的，利用以陆地棉品种36和海岛棉品种为材料构建的300个染色体片段代换系，共鉴定出40个与VW天I相关的数量形状基因座。尽管利用连锁作图鉴定了许多大众抗性数量形状基因座，但只有少数主要基因被克隆并用于育种，因为这种理想性状的复杂性受到多种因素的影响，包括群体结构、表型、基因型和环境条件。2. 材料与方法2.1. 植物材料选择新陆早26号、新陆早48号、新陆早37号、新陆早33号8个陆地棉系和4个自交系作为亲本构建群体。2.2. 陆地棉花种群发展种群构建分为两个主要部分：初始的收敛杂交和随后的连续自交。第一阶段于2008年夏季在石河子进行8个亲本系杂交，得到4组亲本杂交组合A×B、C×D、E×F和G×H 。第二阶段采用八交组合进行连续自交。从2009年到2015年，通过10代左右的自交，终建立了280个新世系。2.3. 田间试验设计及表型数据分析2019年和2020年，在新疆石河子镇和玛纳斯镇分别建立了人工病害苗圃和轮作苗圃，对种群进行评价。ADN长100米，宽17.4米。播种前，在田间四周散布土壤中加入病茎碎片，然后翻耕2-3次，增加人工病害苗圃土壤中致病菌和真菌的密度。RN是一块农田，这里的棉花和小麦被轮作，以土壤中含有尽可能少的患病秸秆碎片，两个苗圃都接受了标准的棉花农艺田间管理。每个品系在一个包含两行的地块上播种，ADN和RN采用随机完全区组设计， 2个重复。为减小实验误差，取子叶节上方10cm的棉花茎段。采用每行10株组合，测定成熟期总木质素含量。2.4. 基因分型和质量控制280个谱系在田间种植进行DNA取样，幼叶组织提取基因组DNA，DNA在每次加入时以50ngmL进行标准化，并根据协议进行处理。3.结果选择8个对大众抗性、适应性强、产量高、纤维品质均有不同反应的陆地棉材料作为亲本，构建群体。采用8向互交策略，使8个陆地棉材料积累有利等位基因，结果，一组280个稳定的近交系从自交中发展到10代，这8个PMs和280个MLs被用于关联分析。从ADN或RN四个实验设置中取样的棉花茎秆木质素含量显示，大多数种群系的ADN对ADN有显著的正响应。4.参考文献[1].Abdelraheem A, Liu F, Song M, Zhang J F. 2017. 四倍体棉花非生物和生物抗逆性数量性状位点的荟萃分析. Molecular Genetics and Genomics, 292, 1221–1235.[2].Alexander, Novembre J, Lange K. 2009. 无亲缘关系个体的快速基于模型的祖先估计. Genome Research, 19, 1655–1664.[3].Denness L, McKenna J F, Segonzac C, Wormit A, Madhou P, Bennett M, Mansfield J, Zipfel C. 2011.拟南芥细胞壁损伤诱导的木质素生物合成受活性氧和茉莉酸依赖过程的调节. Plant Physiology, 156, 1364–1374

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转基因技术杀虫太狠了，直接在虫子的肠子上打洞。1992年我国棉铃虫大爆发，造成60多亿的直接损失，农民夏季打农药，毒药随随汗液进入体内很多人中毒，但虫子产生了抗药性，就算泡在农药中也杀不死，只能人工捉虫，后来有了转基因棉花才得到缓解，但另外一种害虫盲蝽蟓又猖獗起来。1992年，北方一位农户种了27亩棉花，本想着有个好收成，每天施肥除草到后一朵也没收，因为被棉铃虫吃光了，让人欲哭无泪。这仅仅是1位农户的缩影，当时全国棉铃虫大爆发，因为经常打农药造成棉铃虫抗药性增强，有农户气的直接把棉铃虫扔进打农药的喷雾器药筒中。但令人诧异的是，过了一会虫子竟然从药筒中爬了出来，没有办法只能徒手捉虫，一会功夫就能捉住很多，有的农户用来喂鸡，没想到母鸡吃了竟然死掉了，因为棉铃虫的体内积累了大量农药，已经变得百毒不侵了，这才知道棉铃虫浑身带毒而不怕毒药。一些八零后的北方农村孩子，小时候应该有这样的记忆，学校要求同学们每天交50条棉铃虫去学校，这样也能为本地的虫害做些贡献，有的家长也会告诉小孩子抓到多少条虫子就会有糖果吃。当时河南是重灾区，当地的棉铃虫能在一年内繁殖4代，第2代危害重，第3代次之。第2代的棉铃虫会吃掉棉花上的花蕾、花朵、棉桃甚至叶子，长得都好好的棉桃预示着能丰收，但是被可恶的棉铃虫直接咬穿一个洞，这让种地为生的农户欲哭无泪，只能加大药量杀虫，随着药量的增多，棉铃虫的抗药性达到令人恐怖的程度，后只能全家上阵去捉虫，很多小朋友记得那个塑料瓶跟着爹娘去棉田捉虫。仅仅1992年1年的时间棉铃虫给我国造成了60亿元的损失，间接损失100多亿元，对我国的棉纺织业造成巨大影响，并且棉铃虫除了棉花之外还吃玉米、谷子、西葫芦、豌豆、大豆、花生等农作物。世界其他各国的情况也不乐观，此时美国孟山都公司把苏云金杆菌基因植入棉花植株获得了转基因棉花，获得了抗虫棉。转基因棉花的原理是利用分子生物学，把苏云金杆菌产生毒虫蛋白的基因转移到棉花体内，BT学名就是苏云金杆菌。这并不会阻碍棉花的生长，棉花一边生长，一边就在自己体内制造农药，也就是自己会生成这种BT蛋白质，整株棉花都会产生这种BT蛋白，只要棉铃虫吃掉后就会死掉。转基因抗虫棉天然具有抗御棉铃虫的能力，BT蛋白的毒性和农药的毒性是两码事，BT蛋白杀虫效果极好且单一，只与特定害虫肠道上皮细胞的特异性受体结合从而毒死害虫亡。家禽、人类、牲畜和其他虫子的肠道细胞没有这个蛋白的结合位点，并不会被杀死。但是棉铃虫只要吃一点BT蛋白质就会导致肠道穿孔而死。当时我们想从美国进口这种转基因抗虫棉花，但是需要额外缴一笔高昂的费用，因为它知道你没有技术只能忍痛交费。此时我国出现了一位能人，郭三堆出生于山西省泽州县，1975年毕业于北京大学生物系，被称为我国“抗虫棉”之父。1994年郭三堆到山东推广抗虫棉，当地的农户认为棉铃虫农药都杀不死，虫子吃了抗虫棉却死了，抗虫棉的毒性有多大？对人对牲口的毒性肯定大。郭三堆只能耐心解释：抗虫棉是基因技术和农药杀虫的机理完全不同的。后来没办法就在一亩试验田做了实验，当时半亩地种普通棉花喷农药，另外半亩地种抗虫棉不打农药，秋天到了普通棉花几乎全部死了，但是抗虫棉丰收，这下农民们彻底信服了。当时放眼全球只有美国有转基因抗虫棉，我国是第二个拥有此类技术的国家，这项技术1995年申请国家发明专利，到2011年，我国抗虫棉累计种植5.6亿亩，减少喷洒农药9000公斤，增收800亿元，并且我国成为继美国之后，世界上独立自主研制成功抗虫棉的第2个国家。1996年我国开始推广抗虫棉，这时候美国不再提任何条件了，不再像以前一样要先缴纳1亿元才能买种子，但核心专利决不会给你。此时我们自己有了抗虫棉，美国人赶紧到河北、安徽等省份抢占市场。但是时间长了，棉铃虫竟然对BT蛋白也产生了抗药性，也就是说抗虫棉不能抗虫了，我国的科学家又把豇豆的抑制蛋白酶的基因转入棉花，棉铃虫吃了以后，肠道里的蛋白酶被抑制，所以蛋白酶不能分解蛋白质，就会造成严重的消化不良，也会造成死亡，这种抗虫棉叫做双价转基因抗虫棉，它大的优点是不会让虫子产生抗体。就算我们有了BT抗虫棉和双价抗虫棉，但也仅仅是对棉铃虫有效果，对盲蝽蟓却没有作用。所以出现了这样的怪相，有了抗虫棉后，不打农药了，棉铃虫制止了，但是盲蝽蟓却泛滥起来。所以好的办法就是种植抗虫棉，然后针对盲蝽蟓打农药。我国自己研发的抗虫棉更优秀一些，因为是把2种合成生物基因导入棉花，棉花中有了2种杀虫蛋白，就犹如在棉株内放了2颗定时炸弹，棉铃虫、红铃虫只要吃下去，就会来一个消化不良，然后就是胃溃疡和胃穿孔，那么虫子就没救了。

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