《玉米9-LOXs途径介导茎腐穗腐病抗性的功能研究.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《玉米9-LOXs途径介导茎腐穗腐病抗性的功能研究.docx（2页珍藏版）》请在三一文库上搜索。
1、玉米 9-LOXs 途径介导茎腐 / 穗腐病抗性的功能研究玉米自 2012 年以来已成为我国第一大粮食作物, 但由于供给侧结构改革和降库存的要求 , 玉米种植面积正逐年调减, 因此 , 提高玉米单产和质量成为目前玉米生产的当务之急。 随着农业机械化的发展 , 我国正大力推行 “机收玉米籽粒” ,要求玉米茎秆具有良好的抗倒伏能力和较强的抗病性, 然而由禾谷镰孢菌引起的玉米茎腐病和穗腐病以及由黄曲霉引起的穗腐病不仅严重影响玉米的产量和品质 , 也不利于“机收籽粒”的推广。除此之外 , 发生穗腐病的玉米籽粒中积累的多种真菌毒素可严重危害人畜健康 , 但目前有关玉米茎腐病和穗腐病抗性的分子机制还不明确
2、 , 因此 , 发掘玉米茎腐病和穗腐病抗性基因资源 , 筛选鉴定新型抗源材料 , 了解玉米茎腐病和穗腐病抗性基因介导的抗性机制 , 对提高玉米产量、改善玉米品质和食品安全等具有重要意义。有研究表明 , 小麦抗、感差异品种接种禾谷镰孢菌后基因表达差异对比结果提示脂氧合酶 LOXs以及 oxylipin( 氧脂素 ) 合成途径在抗性品种中显著增强 ;另有大量研究表明 ,13-LOXs 途径的终产物茉莉酸 (JAs) 在调控镰孢菌抗性中发挥重要作用 ; 但有关 9-LOXs 途径是否也参与镰孢菌抗性则研究很少。之前的研究发现 , 玉米 9-LOX基因 ZmLOX3可能作为致病因子被轮枝镰孢菌利用从而
3、引起茎 / 穗腐病抗性。上述结果提示植物9-LOXs 途径可能在禾谷镰孢菌抗性中也具有重要功能。为探明玉米 9-LOXs 途径在介导禾谷镰孢菌茎腐/ 穗腐病抗性中的功能及其遗传和分子机制 , 本研究利用遗传学、 生物化学、转录组学和生物信息学等手段,对玉米 9-lox突变体对禾谷镰孢菌的反应、 差异基因表达、 互作蛋白等进行了研究。结果发现 :(1) 目前发现玉米 B73 基因组中至少有13 个 LOX基因 , 分布在 6条染色体上 , 每个基因编码的蛋白均有3 个蛋白结构功能域 ;(2) 玉米 9-lox突变体 lox3-4 lox5-3 对禾谷镰孢菌引起的茎腐病表型出一定抗性 , 说明 9
4、-LOXs途径在玉米禾谷镰孢菌抗性中起着负调控作用 ;(3)9-ox 突变体对禾谷镰孢菌引起的粒腐病表型出抗性 , 但对黄曲霉引起的粒腐病表型出感病 ;(4) 对野生型 B73 和9-lox突变体 lox5-3 进行转录组测序及比对分析, 得到差异表达显著基因 ,GO聚类分析差异表达基因涉及通路有植物胁迫响应, 脂质代谢 , 防御反应以及细胞形成等通路 , 推测可能参与玉米禾谷镰孢菌抗性;(5) 克隆全长 ZmLOX5基因 , 通过酵母双杂文库互作筛选鉴定到几个互作基因, 利用 BiFC 实验验证了基因membrane steroid-binding protein 1(GRMZM5G882228),acid phosphatase1(GRMZM2G103526),scarecrow-like protein 8(GRMZM2G043737) 与 ZmLOX5的互作。总体而言 , 研究结果表明玉米9-LOXs 途径在玉米禾谷镰孢菌茎腐病抗性中可能起着负调控作用 , 但对不同病原菌引起的穗腐病有着相反的作用, 提示同一基因在调控不同的病原菌抗性中机制不同; 这些功能可能通过调控一系列防卫基因实现 , 但更详细的作用机制还有待进一步研究。