玉米灰斑病和茎腐病抗病基因克隆及抗病机理研究.docx

《玉米灰斑病和茎腐病抗病基因克隆及抗病机理研究.docx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、玉米灰斑病和茎腐病抗病基因克隆及抗病机理研究玉米灰斑病和茎腐病是两种影响玉米产量的真菌性病害,在世界各玉米产区普遍发生。在本研究前期,选用玉米抗灰斑病自交系Y32和感灰斑病自交系Q11构建分离群体(F2,F2:3)。通过自然接菌,在玉米基因组扫描到4个QTL。将其中一个位于8号染色体的主效QTL-qRglsl定位到1Mb的区间内。对于玉米茎腐病,本实验室前期选用高抗茎腐病自交系1145和高感茎腐病病自交系Y331构建分离群体(F2,BC1:2),通过人工接种禾谷镰刀菌,鉴定到两个抗玉米茎腐病QTL。将其中一个位于玉米1号染色体的微效QTL-qRfg2定位到2.5kb的区间内,

2、仅包含一个候选基因ZmAuxRP1。本研究在此基础上,对QTL-qRglsl进行基因克隆及抗病机理探究;对QTL-qRfg2进行转基因功能鉴定及抗病机理探究。1.在主效QTL-qRglsl定位区间内(IDP2-SNP2),开发新的分子标记,筛选重组单株,用于QTL-qRgls1精细定位。利用重组个体后代分离验证法对主效QTL-qRgls1进行了连续两年的精细定位。利用15个BC4F7以及24个BC6F7群体,将QTL-qRgls1定位到分子标记IDP2与M2之间,物理距离约为120kb。并从BC7F7中获得遗传背景相似的抗感近等基因系NIL-R和NIL-S。2.连续5年对QT

3、L-qRgls1的遗传效应进行鉴定,发现在田间能降低灰斑病病情指数12.2-29.0%。3.通过筛选抗病亲本Y32BAC文库,获得了覆盖定位区间的阳性克隆。对定位区间内抗病亲本Y32序列进行基因预测,发现8个开放读码框。对其中6个有功能注释的基因进行表达分析,确定ZmWAK-RLK为抗病候选基因。互补转基因实验和过表达转基因实验结果表明,ZmWAK-RLK能够显著提高玉米对灰斑病的抗性,证实ZmWAK-RLK为抗病主效QTL-qRgls1的功能基因。4.ZmWAK-RLK编码一个细胞壁识别相关的类受体激酶,定位在细胞膜上,能够作为受体激酶识别胞外信号。抗感等位基因的主要差异也

4、位于胞外结构域。利用ZmWAK-RLKY32筛选抗病亲本Y32的泛素化文库,鉴定到一个ZmHR-like蛋白与ZmWAK-RLKY32互作。ZmHR-like位于细胞膜上,表达不受病原菌诱导。ZmWAK-RLK介导的抗病机制还有待进一步研究。5.通过增强表达和RNAi转基因实验证实ZmAuxRP1能够显著提高玉米对茎腐病的抗性。玉米对茎腐病的抗性与ZmAuxRP1的表达量呈负相关。6.苗期接菌发现,Y331-R的抗病性显著的高于Y331-S,但Y331-S的根长显著长于Y331-R。EE+的根长和侧根数显著高于EE-,而RNAi+的根长和侧根数显著低于RNAi-。ZmAuxR

5、P1表达量增高,能够促进玉米根的生长。表达分析和IAA含量测定发现,ZmAuxRP1表达量与IAA含量呈正相关。ZmAuxRP1表达量越高,IAA含量越高。7.外源NAA处理近等基因系幼根,能够诱导ZmAuxRP1的表达,抗病等位基因响应较感病等位基因快程度高。抗病等位基因启动子对NAA的响应也强于感病等位基因启动子。8.转录组分析发现:ZmAuxRP1表达量升高后,DEGs主要参与防御和免疫相关反应。KEGG富集发现,DEGs主要是富集在次级代谢产物合成相关通路。代谢组分析发现:ZmAuxRP1表达量升高后,IAA含量升高,BXs含量降低。ZmAuxRP1可以通过调节IGP

6、的分配来平衡玉米根生长与茎腐病抗性。