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棉花黄萎病是一种土传性真菌病害，主要由大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）通过根部侵染引起，是严重影响棉花产量及纤维品质的重要病害，也被称为“棉花的癌症”。虽然通过传统育种方法已经获得少数黄萎病抗/耐性棉花品种，但抗性高并能够稳定遗传的种质材料仍十分匮乏。从棉花黄萎病抗性品种中发掘关键抗病基因，分析其功能及作用机制，不仅能为阐明棉花抵御大丽轮枝菌侵染的分子机制提供理论依据，也有望为利用分子育种方法提高棉花主栽品种的黄萎病抗性提供候选基因。 质外体是植物细胞原生质体外围由细胞壁、胞间隙和木质部导管组成的系统，是植物抵御病原菌侵染的第一道屏障。目前对于植物质外体免疫的组分及其在识别、防御病原微生物侵染过程中的生理功能还知之甚少。本论文利用荧光差异双向电泳及质谱技术，系统分析了抗黄萎病棉种—海岛棉的根器官（病原菌入侵处）在应答大丽轮枝菌侵染过程中质外体蛋白组的变化和差异，共分离到49个差异蛋白。功能聚类分析表明，这些差异蛋白参与活性氧代谢、防御反应、细胞壁修复、信号传导等多个生物学过程。其中，活性氧代谢及防御反应相关的差异蛋白数目最多，分别占到总数的24.49％和22.45％。 在活性氧代谢相关的差异蛋白中，含有多个硫氧还蛋白结构域的蛋白(GbNRX1)出现频率较高，qRT-PCR分析表明其基因在棉花根部优势表达，且表达受大丽轮枝菌侵染诱导。体外生化实验表明，GbNRX1具有二硫键还原活性。亚细胞定位及免疫荧光实验证明GbNRX1可分泌到植物质外体中。利用VIGS方法分别抑制GbNRX1及其同源基因GhNRX1在黄萎病抗性棉种（海岛棉）及感病棉种（陆地棉）中的表达，均使得棉花对黄萎病的抗/耐性显著降低。作用机制研究发现，抑制GbNRX1的表达影响ROS迸发后的ROS消除，使得植物体内持续积累过量ROS，其毒性对植物的免疫反应具有抑制作用，进而导致棉花对黄萎病菌的感病性增强。上述实验结果表明，植物在响应病原菌侵染后，ROS迸发及消除会协同有序的进行。ROS迸发后的消除过程对于植物的免疫反应是必须的，这一过程需要分泌蛋白GbNRX1的参与。 GbCRR1蛋白具有DUF26结构域，其表达也明显受大丽轮枝菌侵染诱导，qRT-PCR分析表明其基因在棉花根中特异表达。亚细胞定位显示GbCRR1和PR1蛋白共定位于质外体中，并且可通过典型的分泌途径向胞外运输。利用VIGS方法抑制GbCRR1的表达，棉花对黄萎病的感病性增强。在酵母细胞和烟草中异源表达GbCRR1，不仅使得酵母对H2O2和盐胁迫的耐受性提高，也使得烟草对黑胫病的耐病性增强。上述实验结果表明，GbCRR1对于植物对病原菌抗性的提高具有广谱性，但具体的作用机制还有待于进一步研究。