河南农大揭示ZmSBR1调控玉米苗期对拟轮枝镰孢的抗性

拟轮枝镰孢( Fusarium verticillioides )可以系统侵染玉米，从而引起多种病害，造成产量降低、品种下降，其病原菌产生的真菌毒素如伏马菌素，对人畜健康造成威胁。 苗期抗性是玉米抵御拟轮枝镰孢侵染的早期重要屏障，对其功能基因的鉴定以及抗性遗传机制深入研究的缺失是玉米苗枯病(苗期根腐病)分子改良的瓶颈。

近日，河南农业大学在 The Crop Journal 在线发表了题为 “Natural variation in maize gene ZmSBR1 confers seedling resistance to Fusarium verticillioides ” 的研究论文，作者利用全基因组关联分析较为全面的解析了玉米苗枯病的抗性遗传基础，并鉴定到玉米苗期拟轮枝镰孢抗性候选基因 ZmSBR1 ，通过突变体验证了其生物学功能，初步揭示了 ZmSBR1 通过提高免疫响应相关基因的表达调控玉米对镰孢菌的抗性机制。

研究者建立了室内玉米苗期接种鉴定体系，利用自然群体对苗枯病抗性进行全基因组关联分析，鉴定到一个与玉米苗期 F. verticillioides 抗性显著相关的候选基因 ZmSBR1 （图1） 。 对该基因的EMS突变体株系表型分析表明：在苗期， ZmSBR1 能够赋予由拟轮枝镰孢侵染所引起的玉米苗枯病以及茎腐病的抗性（图2）；在成株期， ZmSBR1 也能够赋予玉米对禾谷镰孢引起的茎腐病的抗性（图3）。转录组分析进一步解析了 ZmSBR1 通过调控苗期免疫相关基因的表达、防御相关次级代谢物的合成等来应对病原菌的侵染。研究者通过候选基因关联分析鉴定出 ZmSBR1 优异等位变异和优异单倍型，开发了基于PCR技术、操作简单、应用价值大的功能标记，为玉米苗枯病的抗性分子育种奠定了基础（图4）。