研究鑒定出新的玉米抗粗縮病基因

　　華南農業大學生命科學學院教授王海洋團隊聯合中國農業科學院作物科學研究所等研究人員，通過圖位克隆、轉錄組和代謝組等生物學手段，研究揭示了ZmDBF2-ZmGLK36-ZmJMT/ZmLOX8分子模塊調控玉米抗粗縮病的遺傳基礎。相關成果近日在線發表于《自然–植物》。

ZmDBF2-ZmGLK36-ZmJMT/ZmLOX8調控玉米粗縮病抗性的分子模型。研究團隊 供圖

　　該研究完成了玉米抗病自交系齊319的高質量參考基因組組裝和注釋，構建了齊319和感病自交系掖478的重組自交系群體和染色體片段代換系群體。他們結合接種水稻黑條矮縮病毒后該區間內ZmGLK36轉錄水平顯著變化，推測該基因是控制玉米對水稻黑條矮縮病毒抗性的候選基因。利用ZmGLK36的過表達和基因敲除植株表型分析均表明ZmGLK36是控制玉米對水稻黑條矮縮病毒抗性的正調控因子。

　　研究團隊對ZmGLK36的啟動子和基因組序列進行測序，結合候選基因關聯分析，在該基因5’UTR區域鑒定到26 bp的插入缺失（InDel-26）變異是該基因的關鍵功能位點。結合遺傳和生化實驗證明了ZmDBF2直接結合Indel-26片段來抑制ZmGLK36轉錄表達，抗病自交系中因該片段的缺失解除了ZmDBF2對ZmGLK36的轉錄抑制效應，使得ZmGLK36能夠正常轉錄表達。聯合代謝組、轉錄組、遺傳和生化實驗，明確了ZmGLK36通過激活茉莉酸（JA）生物合成路徑關鍵基因ZmJMT和ZmLOX8的表達，增強JA介導的防御反應來提高玉米對黑條矮縮病毒的抗性。

　　該研究從遺傳學角度鑒定了新的玉米抗粗縮病基因ZmGLK36，揭示了ZmDBF2-ZmGLK36-ZmJMT/ZmLOX8分子模塊參與調控黑條矮縮病毒抗性的分子機制，為玉米抗病分子育種提供了理論支持。同時，研究表明ZmGLK36可以提高水稻和小麥對黑條矮縮病毒的抗性，為水稻和小麥等禾本科作物提供了新的抗病基因資源。