- 新研究發(fā)現(xiàn)玉米基因組可同時(shí)對(duì)付多種病原體
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在不斷變化的氣候中，玉米種植者需要做好一切準(zhǔn)備，包括新的和不斷變化的病害動(dòng)態(tài)。由于無(wú)法預(yù)測(cè)某一年會(huì)出現(xiàn)哪種破壞性病害，因此對(duì)多種病害具有抗性的玉米將是種植者的巨大勝利?，F(xiàn)在，伊利諾伊大學(xué)厄巴納-香檳分校的研究人員正在推動(dòng)該行業(yè)向這一目標(biāo)靠近。
戈氏枯萎病 （Goss’s wilt ，一種細(xì)菌性病害）和灰斑病、大斑病和小斑病對(duì)美國(guó)中西部地區(qū)的種植者非常重要，在某些情況下對(duì)全球種植者也非常重要。這項(xiàng)發(fā)表在《G3 基因組遺傳學(xué)》（G3 Genes|Genomes|Genetics ）上的研究揭示了與這四種病害抗性相關(guān)的基因組區(qū)域。
△蒂芙尼-賈曼站在玉米植株間蒂芙尼-賈曼
"我們不僅發(fā)現(xiàn)了基因組中賦予每種病害抗性的區(qū)域，還鑒定出了少數(shù)幾個(gè)對(duì)所有病害都有抗性的實(shí)驗(yàn)玉米品系。這項(xiàng)新研究的資深作者、伊利諾伊大學(xué)農(nóng)業(yè)、消費(fèi)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院（ACES）作物科學(xué)系副教授蒂芙尼-賈曼（Tiffany Jamann）說："這些發(fā)現(xiàn)應(yīng)該有助于業(yè)界同時(shí)開發(fā)出具有抗多種病害能力的材料。
研究小組在抗病玉米品系和易感玉米品系之間進(jìn)行了幾次戰(zhàn)略性雜交，使他們能夠?qū)⒖共√卣饔成涞交蚪M中的特定位置。目前，這些區(qū)域相當(dāng)大，由數(shù)百個(gè)基因組成。如果有特定的基因具有超常效應(yīng)，它們還沒有被識(shí)別出來。
不過，確定重要的區(qū)域還是很有幫助的，因?yàn)榭共⌒院苌僦蝗Q于一個(gè)基因。事實(shí)上，多個(gè)基因共同作用的疊加效應(yīng)或定量效應(yīng)意味著更持久的抗病性。如果病原體找到了繞過特定抗性機(jī)制的方法，就會(huì)有后備力量。有趣的是，這種持久性甚至可以對(duì)抗不同的病原體群。
"我們發(fā)現(xiàn)了 19 個(gè)與戈斯枯萎?。℅oss’s wilt ）細(xì)菌抗性相關(guān)的區(qū)域。其中有幾個(gè)區(qū)域還涉及對(duì)真菌病原體的抗性，"賈曼說。"因此，利用相同的基因區(qū)域同時(shí)培育對(duì)多種病害的抗性是可能的。
真菌和細(xì)菌在生物學(xué)上有很大不同，但它們都必須想方設(shè)法進(jìn)入植物體內(nèi)，在植物體內(nèi)游走并繁殖。賈曼說，抗病基因有可能引發(fā)植物脈管的變化，使這兩種病原體更難移動(dòng)，但她還不能準(zhǔn)確說出基因是如何幫助植物保護(hù)自己的。不過，得益于 2022 年美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)（National Science Foundation）的資助，她正在努力研究。
雖然該團(tuán)隊(duì)鑒定出了三個(gè)對(duì)所有四種病害都有抗性的玉米品系，但種植者還需要一段時(shí)間才能購(gòu)買到這項(xiàng)工作成果的多重抗性玉米種子。首先，賈曼的團(tuán)隊(duì)將對(duì)這項(xiàng)研究中強(qiáng)調(diào)的區(qū)域進(jìn)行精細(xì)測(cè)繪，以找到任何主要的影響基因，然后將這些信息傳遞給育種者，讓他們開發(fā)出堅(jiān)韌的新雜交種。不過，賈曼說，多重抗性已經(jīng)在路上了。
這項(xiàng)題為 "Identification of loci conferring resistance to four foliar diseases of maize "的研究發(fā)表在《G3 基因組遺傳學(xué)》（G3 Genes|Genomes|Genetics ）上 [DOI: 10.1093/g3journal/jkad275]。作者包括 Yuting Qiu、Pragya Adhikari、Peter Balint-Kurti 和 Tiffany Jamann。本研究得到了美國(guó)農(nóng)業(yè)部哈奇項(xiàng)目 ILLU-802-985 和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)第 2154872 號(hào)獎(jiǎng)勵(lì)的支持。本資料中表述的任何觀點(diǎn)、發(fā)現(xiàn)、結(jié)論或建議均為作者個(gè)人觀點(diǎn)，不代表美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的觀點(diǎn)。
source：University of Illinois
