The Crop Journal | 河南农大综述玉米拟轮枝镰孢病原菌抗性的研究进展

以下文章来源于The Crop Journal ，作者编辑部

玉米（Zea mays L.）是全球重要的粮食、饲料和能源兼用作物。然而，真菌病害时常发生，严重影响玉米生产。拟轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)是作物生产中普遍存在的一种病原真菌，能够感染玉米、小麦、水稻等多种作物。在玉米生产中，拟轮枝镰孢菌侵染会造成苗枯、穗腐、茎腐、种腐等多种病害，其分泌的伏马菌素(fumonisins)也会对人畜安全造成威胁。因此，挖掘拟轮枝镰孢菌抗性基因或优异变异位点，创制拟轮枝镰孢菌抗性优良的玉米种质对我国玉米产业健康发展至关重要。

近日，河南农业大学生命科学学院在The Crop Journal在线发表题为“Increasing Fusarium verticillioides resistance in maize by genomics-assisted breeding: methods, progress, and prospects”的综述论文，作者从玉米拟轮枝镰孢菌的侵染循环、拟轮枝镰孢菌导致的玉米病害的表型鉴定体系、玉米拟轮枝镰孢菌抗性相关基因与变异位点的克隆、抗性进程的分子机制和抗性遗传改良等方面全面总结了相关研究进展。

作为一种土传、种传和气传的病原真菌，拟轮枝镰孢菌可在土壤或植物残渣中存活，并通过根系、受污染的种子、花丝或外部伤口系统性感染玉米，对玉米的产量和品质造成严重威胁。拟轮枝镰孢菌的感染可触发玉米复杂的免疫反应，例如诱导防御反应相关基因的表达，改变活性氧、植物激素、氧化脂质等物质的积累，以及改变次生代谢物质如黄酮类、苯丙酮类、酚类物质和苯并噁唑酮等防御化合物的含量。培养抗病玉米品种是减少拟轮枝镰孢菌感染和减少其产生的真菌毒素污染的首选方法。可靠的表型鉴定体系是解析玉米拟轮枝镰孢菌抗性的遗传结构和分子机制的前提。尽管通过全基因组关联研究、连锁分析、混合群体分离分析法以及各种组学技术已鉴定出多种拟轮枝镰孢菌抗性相关基因，但很少有基因经过功能验证并应用于分子育种。该文还讨论了利用这些抗性相关基因和优异变异进行分子改良、提高玉米对拟轮枝镰孢菌抗性的潜在方案。

图1 玉米生产中拟轮枝镰孢病原菌的侵染循环

图2 玉米抗拟轮枝镰孢病原菌的分子机制

图3 玉米拟轮枝镰孢病原菌抗性遗传改良的育种策略

作者和基金项目

河南农业大学生命科学学院青年教师徐玉芳为该文第一作者，张会勇教授和李涛副教授为共同通信作者。张会勇教授课题组长期致力于玉米拟轮枝镰孢菌病害的抗性机制研究，近年来构建了种子拟轮枝镰孢菌抗性鉴定体系 (2022, Plant Disease)、完善了miRNA调控拟轮枝镰孢菌抗性调控网络 (2020, Genomics Proteomics Bioinformatics)、克隆了一个新的玉米抗性候选microRNA (2022, Molecular Plant Pathology)、解析了ZmWAX2参与调控拟轮枝镰孢菌抗性的分子机制并筛选了其优异功能变异 (2023, Plant Biotechnology Journal)。该研究得到国家自然科学基金项目 (32201787，32201793)和河南农业大学高层次人才启动基金 (30501044，30501302)的支持。

本文转载自The Crop Journal

转自：“植物生物技术Pbj”微信公众号

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