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棉花黄萎病是棉花生产上最具有毁灭性的病害之一,在我国主产棉区常年发生,严重威胁着我国棉花产业的可持续发展,科学研究与生产实践证明,种植抗病品种是最经济有效的防控途径。本研究前期蛋白质组学分析结果表明,接种大丽轮枝菌Vd080棉花植株的GhCML41蛋白发生了明显的磷酸化,且抗病品种上的磷酸化水平是感病品种上的1.5倍,未接菌对照棉花上则没有发生磷酸化,初步推测GhCML41参与了棉花对黄萎病抗病过程。为进一步解析GhCML41蛋白在棉花抗黄萎病中的作用,本研究以抗性品种中植棉2号和感病品种冀棉11号为试材,接种大丽轮枝菌Vd080,采用生物学、分子生物学以及细胞生物学等方法,对GhCML41蛋白调控的棉花抗黄萎病的分子机制进行了研究,以期为利用基因工程技术培育抗黄萎病棉花品种提供理论依据。主要取得以下结果:1.克隆了棉花GhCML41基因,全长为606 bp,编码201个氨基酸,蛋白质结构预测发现其仅含有4个EF-hands结构,含有α-螺旋、延伸链和无规则卷曲。序列同源比对显示GhCML41与拟南芥AtCML41亲缘关系最近。2.GhCML41基因实时定量分析表明,抗病品种中植棉2号接种Vd080菌株3 h后,基因表达量为未接种菌植株的26.85倍;抗病品种中植棉2号和感病品种冀棉11号同时接种Vd080菌株6 h后,基因在抗病品种中的表达水平为感病品种的7.23倍。3.利用VIGS技术沉默GhCML41基因后,接种Vd080菌株,对照和基因沉默植株的病株率分别为59.01%和87.5%,病情指数分别为22.73和45.31。同时,发现基因沉默植株叶片的木质素合成能力减弱、胼胝质沉积能力下降、水杨酸含量降低、茉莉酸含量升高、防御基因PAL、POD、PPO、C4H1、PR1和NOA1的表达量下调。4.转GhCML41基因拟南芥较野生型发病轻,其具体的抗病机制,还需要进一步研究。亚细胞定位结果显示,GhCML41定位在细胞核与细胞膜。5.KEGG信号通路分析结果表明,GhCML41、CDPK28以及RBOHD三个基因通过调控NO和H2O2的含量来增强植物的防御反应。分别沉默三个基因后,接种Vd080菌株,发现沉默植株的病情指数显著高于对照。同时,GhCML41基因沉默植株NO的含量明显少于对照植株,并且在接菌12 h时,下降幅度最大,达到71.98%;而CDPK28和RBOHD沉默植株的NO含量则高于对照植株。此外,在接菌3 h时,GhCML41基因沉默植株的H2O2含量相较对照显著增加,而CDPK28和RBOHD基因沉默植株的H2O2含量相较对照明则显著降低。