由大丽轮枝菌(Verticillium dahliae Kleb.)引起的棉花黄萎病属于土传维管束真菌病害,被称为棉花的"癌症",对棉花生产造成严重威胁。利用棉花本身的遗传抗性是防治黄萎病最经济有效的措施。陆地棉和海岛棉在黄萎病抗性方面存在较大差别,陆地棉缺乏高抗黄萎病的资源材料,海岛棉具有对黄萎病免疫或高抗且品质优良的特性。通过传统育种方法将海岛棉的抗性转育到陆地棉仍存在很大困难,究其原因主要是棉花与大丽轮枝菌互作的复杂性以及海岛棉抗黄萎病机制仍不清晰。因此,系统研究棉花与大丽轮枝菌互作进程以及剖析海岛棉抗病机制具有重要意义。本研究通过激光共聚焦显微镜监视了抗病海岛棉和感病陆地棉分别与大丽轮枝菌互作侵染进程[0~72hpost inoculation(hpi)],发现在6hpi,海岛棉根尖周围的分生孢子附着量显著低于陆地棉;在12hpi,分生孢子萌发进而向根中入侵,在24hpi进入海岛棉根中的大丽轮枝菌仅为陆地棉根中的一半,并且这种差距在48hpi变得更加明显;直至72hpi,陆地棉根中已形成浓密的菌丝,而海岛棉根中仅观察到稀疏的菌丝。对组织内的大丽轮枝菌定量分析表明,陆地棉中的大丽轮枝菌含量约为海岛棉的6倍,表明大丽轮枝菌在海岛棉根中的侵染进程明显受到抑制,暗示海岛棉的固有抗性较陆地棉表现更为强烈。进一步测定了参与固有抗性的木质素、酚类、胼胝质、ROS等物质在海岛棉和陆地棉中的含量。结果表明,受大丽轮枝菌诱导后,上述物质含量在2个棉种都呈现增加的趋势,但接菌前后,海岛棉中上述物质都保持了较高的绝对含量,表明海岛棉的固有抗性对其抵御大丽轮枝菌具有重要作用。通过比较转录组学分析发现,海岛棉和陆地棉对抵御病原菌的反应具有巨大差异。黄萎病菌诱导后,海岛棉中发现的差异基因的数目远少于陆地棉。此外,差异基因在海岛棉显著富集到28个代谢通路,而陆地棉中差异基因显著富集到67个代谢通路,表明海岛棉体内发生了相对温和的基因转录调节改变,而陆地棉发生了大量基因的转录重排。上述研究结果表明,与陆地棉相比,海岛棉的固有抗性是其抵御黄萎病菌的重要机制。借助与海岛棉抗黄萎病连锁的标记BNL3255-208,将其抗性向感病陆地棉中棉所8号转育。通过BNL3255-208进行各世代前景选择和全基因组背景选择,结合快速育种集成技术的应用,获得具有抗病标记且遗传背景相对纯合的株系71个。田间抗性鉴定显示19个株系的抗性得到改良,其中有11个株系达到高抗水平(包含7个株系的抗性和纤维品质得到同步改良),为利用海岛棉改良陆地棉的抗病性奠定了重要基础。