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玉米基因赋予对多种植物叶病的抗性
日期:2017-08-15 作者:编译:龚晶 来源:农科智库 点击:
     北卡罗莱纳州立大学的研究人员发现,玉米中一个特定基因貌似与2-3种不同的植物叶病抗性密切相关。
    在本周《自然遗传学》杂志发表的一篇论文中,北卡罗莱纳州的研究人员确认,基因caffeoyl-CoAO-methyltransferase看起来能赋予对南方叶枯病(Southernleaf blight)和灰叶斑点病(grayleaf spot)部分的抗性,甚至有可能对北方枯叶病(Northernleaf blight)也有抗性,而这三种病则是危害全世界玉米作物的“三驾马车”。
    Peter Balint-Kurti是论文的通讯作者,也是美国农业部农业研究局(USDA-ARS)的研究植物病理学家和遗传学家。他认为,更多地了解抗病性等复杂性状背后的机理,能够帮助作物育种家将最佳性状植入未来的玉米品种。他的团队和同事发现,在基因组的几个区域,遗传变异能对多重疾病抗性的变化产生显著影响。Balint-Kurti指出,在该区域有几百个基因,因此,找到影响疾病抗性的特定基因是一个巨大挑战,就像没有谷歌地图的帮助而在一个城市里找一家固定的餐馆。
    通过使用一种叫做精细绘图的方法,北卡罗莱纳州的博士后研究人员QinYang将范围进一步缩小至仅含有4个基因的DNA片段。接着,与来自该州以及爱荷华州立大学、特拉华大学、得克萨斯州A&M大学、北卡罗来纳大学教堂山分校、康奈尔大学和美国农业部农业研究局的科研人员合作,她又进行了多次实验,最终将范围从4个基因缩小至1个。
    Yang指出,比较有趣的是,该基因貌似也涉及木质素生产,而且,通常来讲,木质素生产越多,植物的抗病性就越强。Balint-Kurti则认为,该基因看起来赋予了玉米较小但又非常重要抗病效应。虽然这些效应很小且难以发现,但是,病原体也很难应对他们。实际上,南方叶枯病和灰叶斑点病的很多抗性就是被具有微小效应的多个基因赋予的。
    南方枯叶病是美国东南部一种常见疾病,且有可能成为东南亚、南欧和非洲部分地区的一个显著问题。它在炎热和潮湿的气候中比较常见,会在叶子上造成小的棕色斑点。随着病情发展,斑点会不断扩大,并最终蔓延至整株作物。疫情严重时,会导致严重的产量损失。灰叶斑点病在美国中西部和东南部均有发现,在非洲也比较严重。北方枯叶病可见于中西部的玉米生产带和东北部地区,会在叶子上形成雪茄形状的病变。上述三种疾病都是由所谓的坏死性病原体导致的,它们会从死亡的宿主组织中汲取营养。
    Balint-Kurti强调,该基因也参与抑制程序性细胞死亡,这种反直觉机制可以构成针对上述三种坏死性真菌的良好防御机制。
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