中国农业大学徐明良课题组利用整合的关联和转录组分析预测玉米抗穗粒腐病基因学术资讯

来源：JIPB

JIPB近期在线发表了中国农业大学徐明良教授课题组题为 “Combined genome-wide associationstudy and transcriptome analysis reveal candidate genes for resistance to Fusarium ear rot in maize” 的研究论文。该研究利用整合的全基因组关联（GWAS）和转录组分析方法获得了一系列玉米抗穗粒腐病的候选基因，并初步揭示了早期抗病的分子机制。这项研究为玉米抗穗粒腐病基因的克隆、抗病机理的解析和分子辅助育种奠定了基础，也为植物抗病微效QTL的克隆提供了研究模式。

玉米穗粒腐病是当前我国玉米生产中危害最严重的病害之一，不仅影响玉米的产量和品质，而且被病原菌分泌毒素污染的玉米籽粒还严重威胁人和家畜的健康。本文利用309份优良自交系构建的关联分析群体在海南和北京两地三季种植，授粉后15天的籽粒田间人工接种病原轮枝镰孢菌，成熟期调查抗性。通过全基因组关联分析共找到34个与抗性显著关联的SNP位点，基于自交系B73参考基因组序列在34个SNPs上下游100kb的范围内找到69个可能与穗粒腐病抗性相关的基因。进而从GWAS群体中挑选表型稳定的极抗材料CIMBL47和极感材料SY1035，取授粉后15天的籽粒，利用创新的半粒法开展侵染早期的转录组分析，结果显示抗感材料间差异表达基因大多富集在植物激素信号转导途径，苯丙氨酸代谢途径，细胞色素P450代谢途径等。综合关联和转录组分析的结果，结合荧光定量PCR验证，发现关联分析中找到的69个基因有21个在转录组中呈现差异表达。根据差异表达模式分为四类，其中具有最多富集基因（12个）的类别覆盖植物激素合成相关基因，PR-5，激酶，热激蛋白等，这些基因在抗病材料中早期被诱导。通过对植物激素信号转导途径的分析发现，大多数与植物防御相关的差异表达基因在抗病材料中上调表达，例如：SnRk2，PYL，NPR1基因；而与植物生长发育调节相关的基因在感病材料中上调表达，例如LAX，ARF，GH3等。另外，与感病材料比较发现，抗病材料中苯丙氨酸代谢途径中的基因几乎都上调表达。推测当病原菌侵染玉米籽粒时，抗病材料会重新调节其生长和抗性的平衡，并合成更多的次生防御代谢产物，进而形成对穗粒腐病的早期防御反应。

该文章由中国农业大学徐明良课题组完成，文章第一作者为其课题组在读博士研究生姚丽姗，该研究获得中国农业农村部项目的支持。

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来源：jipb1952 JIPB

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