棉花黄萎病是一种土传真菌维管束病害,被称为棉花的“癌症”。但相对于陆地棉,海岛棉往往表现出较好的抗病性,因此海岛棉中存在高抗黄萎病的种质。课题组前期利用抗病的海岛棉品系7124接种黄萎病菌后构建的SSH文库筛选了一批差异表达的候选基因,其中一条编码P450酶的EST序列在接种后的差异表达非常显著,利用RACE技术从陆地棉材料YZ1的cDNA中分离得到三个核苷酸水平相似性高度一致,且开放读码框长度相同(1569bp)都编码522个氨基酸序列的家族成员,三个成员两两之间在氨基酸水平的一致性的高达94%以上。同源比对发现它们与杨树PtCYP82D2相似性为55%,与拟南芥AtCYP82C2相似性为48%,因此它们是CYP82家族在棉花中的新成员,将它们命名为GhCYP82D1、GhCYP82D2和GhCYP82D3。为了研究CYP82D在棉花抗病中的功能,构建了CYP82D家族成员保守区段抑制和3’末端非编码区(3’-untranslated region,3’-UTR)特异抑制的RNAi干扰(RNA interference, RNAi)表达载体,以及GhCYP82D1、GhCYP82D2的超量表达载体,通过农杆菌介导的方法遗传转化棉花陆地棉品系YZ1。获得转基因再生苗后,发现大量保守区段沉默的转基因植株在没有任何病原菌侵染的条件下,在其茎段的基部或中部靠下的部分出现不同程度的类病斑坏死的现象。并根据该表型将该基因家族命名为SSN (Silencing-induced Stem Necrosis),并将三个家族成员分别命名为SSN1、 ssN2和SSN3。但3’-UTR特异沉默植株都未有类病斑表型出现,但将其两两进行杂交时在F1代真杂种中可再现类病斑表型因此三个成员之间可能存在功能冗余。为了探明SSN-RNAi植株上HR-like坏死表型产生的原因,我们运用Illumina测序技术鉴定SSN-RNAi干涉株系和野生型对照之间存在的差异表达基因,结果发现有大量差异基因直接参与茉莉酸合成或信号调控途径。创伤实验结果也表明SSN-RNAi株系中不管是基因的转录水平还是JA的含量都被进一步激活,而在超量表达株系中不管是基因的转录水平还是JA的含量都被显著抑制。但茉莉酸的增加不是造成类病斑产生的主要原因。茉莉酸类物质一类是来源于octadecanoid(十八碳酸)路径的亚麻酸下游的氧化脂类物质。紧接着,我们对转基因株系中脂肪酸的含量进行测定,从检测结果中可以看出,仅在超量表达植株中C18：2的含量出现显著下调,但C18：2羟基化脂肪酸9/13-HOD,C18:3羟基化脂肪酸9/13-HOT的含量都出现极显著升高和积累的现象,同时C18：2衍生的酮基脂肪酸9/13-KOD的含量也出现极显著升高。因此SSN基因通过调控octadecanoid路径影响茉莉酸代谢,SSN和LOXs之间存在对脂肪酸进行竞争底物的关系。并且SSN-RNAi转基因植物子叶中LOX代谢通路的失控是形成类病斑坏死的直接原因。另外本实验中SSN可以通过调节氧化脂类的代谢而影响系统性细胞死亡的发生以及抗性的组成型积累,但其引起系统性死亡的具体物质或信号还不清楚,分析可能与系统获得性抗性信号分子存在一定联系。因此,推测SSN所调控的代谢或信号途径同时也有可能是系统获得性抗性(systemic acquired resistance,SAR)信号传递物质中的关键组分。同时研究认为茉莉酸信号路径和系统性的细胞死亡反应在棉花抗黄萎病的过程中起关键作用,通过这两方面抗病机制的结合所产生共同作用,使得RNAi植株增强了棉花对黄萎病菌的抗性。因此就SSN基因本身而言,它如同一个阀门一样,调控着植物应对病原菌的侵染水平而产生抗性水平的程度。而植物正是通过在代谢水平上调控SSN的信号通路来掌握抗病信号的开与关。