棉花是重要的经济作物,棉花黄萎病会导致棉花严重减产,并且使纤维品质下降,造成严重的经济损失。在我国,棉花黄萎病主要是由大丽轮枝菌引起的。大丽轮枝菌是一种土壤传播的真菌,它可以微菌核的形式在土壤中存活10-15年之久。常用的防治方法如喷洒杀菌剂或其他化学试剂、作物轮作以及常规的抗性品种培育等方法对降低黄萎病的危害没有明显的效果。棉花黄萎病抗性品种的缺失,是防治黄萎病害的一大阻碍。因此,发掘棉花黄萎病抗性基因并对其作用机制进行研究以应用于分子育种,是加速棉花抗性品种培育的有效方法。病毒诱导的基因沉默技术是一种可以快速高通量探索基因功能的方法,因此,将其应用于筛选棉花功能基因,对快速发掘棉花抗性基因、研究抗病机制以及培育抗性品种等工作具有重要作用。本研究通过病毒诱导的基因沉默技术探究棉花基因的功能,筛选与棉花黄萎病抗性相关的功能基因,并致力于其抗病作用机制的研究。Nodulin家族基因在作物中大量存在,已有研究发现这类基因主要参与糖类、氨基酸等物质的转运。通过分析黄萎病诱导后棉花转录组的差异表达谱,发现Nodulin家族成员中,一个氨基酸转运蛋白基因GhMtN21-31显著受黄萎病菌诱导表达。棉花的抗病性鉴定显示:沉默基因GhMtN21-31的植株对黄萎病的抗性增强。接种大丽轮枝菌后,沉默基因GhMtN21-31的棉花中水杨酸标记基因的表达水平上调,水杨酸含量上升,与对照组水杨酸含量相比,有极显著的差异。对沉默的棉花及其对照组接病后进行转录组测序分析,结果显示,参与植物病原体防御反应相关的信号通路如植物-病原体相互作用途径、MAPK信号传导途径、磷脂酰肌醇信号系统等被激活。在这些通路中,一些与病原体抗性相关的蛋白家族成员的基因表达水平有极显著的上升。综上,我们认为本研究筛选到的基因GhMtN21-31对棉花黄萎病抗性具有负调节作用,并且可能是通过水杨酸信号转导通路参与调控。本研究是棉花抗黄萎病研究的新结果,为抗性棉花新品种的创制提供了新线索。