玉米轮枝镰孢菌储藏抗性相关基因的克隆与功能验证

摘要

轮枝镰孢菌(Fusarium verticillioides)是可以通过种子对玉米进行系统性侵染的真菌,其在玉米籽粒发育及种子储藏过程中产生的真菌毒素严重地影响了人和动物的健康.随着玉米种子霉变性状的不断加重,对其抗性遗传规律的研究变得愈发重要.研究利用来源丰富的217个玉米自交系组建的关联分析群体和优良自交系BT-1与N6衍生的重组自交系RIL群体(F10)为材料，对种子轮枝镰孢菌抗性QTL及相关SNP进行了鉴定，并对对应的候选基因进行了初步的表达分析和结构分析。三个环境联合分析共检测到8个QTL，表型贡献率在4.79-12.06%;两个环境关联分析共检测到57个显著相关的SNP位点；连锁分析与关联分析共同鉴定出3个位点qRsfvl、qRsfv3及qRsfv5并预测了它们的候选基因；利用近等基因系验证了qRsfvl的抗病效应并将其定位在l.lMb范围内，并对候选基因GRMZM2G008122进行了表达和结构分析；最终构建沉默载体对抗病亲本BT-1进行转化并得到了T2代转基因种子。RNAi的种子的发病程度与野生型相比呈现出显著的加重，平均提升0.53个发病等级，这证明GRMZM2G008122编码的H离子ATP酶正向地影响玉米种子对轮枝镰孢菌的抗性。这些结果加深了对玉米成熟种子抗轮枝镰孢菌侵染遗传机制的认识，并为今后的抗性育种工作奠定了基础。