近日，中国农业科学院西部中心冯鸿杰研究员与石河子大学孙杰教授团队合作解析了钙调蛋白GhCaM7在棉花抗黄萎病过程的作用机制，发现GhCaM7能够与渗透蛋白GhOSM34相互作用，GhCaM7蛋白的乙酰化能够显著增强棉花对黄萎病的抗性。相关研究成果以“Acetylation of GhCaM7 enhances cotton resistance to Verticillium dahliae”为题发表在国际知名期刊《植物杂志（The Plant Journal）》（IF="7.0912，中科院一区TOP期刊）上。
棉花黄萎病（Verticillium Wilt）是由大丽轮枝菌（Verticillium dahliae Kleb.）引起的棉花维管束病害，是棉花生长过程中最具毁灭性的病害之一，严重影响棉花产量和品质，被称为棉花的“癌症”。培育并推广抗病品种是棉花黄萎病防治的最经济有效途径，但由于陆地棉缺乏高抗黄萎病种质资源和亲本材料，育成的大多数品种抗病性较差，加上寄主与病菌之间强烈的协同进化关系，新育成品种抗病性很快丧失。因此，筛选挖掘抗病靶标基因是提高陆地棉黄萎病抗性的最有效途径。
蛋白赖氨酸乙酰化是一种重要的翻译后修饰机制，而钙调蛋白（CaM）是真核生物中普遍存在的Ca2+传感器，对植物免疫至关重要，但目前尚不清楚乙酰化是否参与钙调蛋白介导的植物免疫。该研究发现GhCaM7在大丽轮枝菌（V.dahliae）侵染时被乙酰化，并且是大丽轮枝菌的正向调节因子。进一步研究发现GhCaM7能够与渗透蛋白GhOSM34相互作用，且GhCaM7乙酰化修饰位点突变后减弱了其与GhOSM34的互作关系。在感知到病原菌侵染后，GhCaM7作为次级信使与Ca2+结合，通过激活JA、ROS和MAPK途径以及改变细胞渗透势增强棉花对黄萎病菌的防御反应。该研究为解析GhCaM7蛋白乙酰化网络，钙调蛋白和茉莉酸及ROS信号通路之间的关系提供了新的视角，为通过生物育种手段改良棉花黄萎病抗性提供了潜在的分子靶点。
西部中心冯鸿杰研究员和石河子大学孙杰教授为该论文共同通讯作者，石河子大学博士研究生张蕾和中棉所硕士毕业生吴亚杰为论文共同一作者。该研究得到了国家自然科学基金和河南省科技攻关项目的资助。
图GhCaM7在棉花防御大丽轮枝菌中的作用机制