近日，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院曹言勇-李會勇團(tuán)隊聯(lián)合中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所段燦星團(tuán)隊、山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李向東團(tuán)隊在Plant Biotechnology Journal（中科院一區(qū)Top期刊，5年平均影響因子12.5）在線發(fā)表題為“The zma-miRNA319-ZmMYB74 module regulates maize resistance to stalk rot disease by modulating lignin deposition”的研究論文，該研究通過多維組學(xué)整合分析，成功鑒定出zma-miR319-ZmMYB74這一關(guān)鍵調(diào)控模塊，系統(tǒng)闡明了其通過負(fù)向調(diào)控木質(zhì)素合成關(guān)鍵基因ZmCAD從而影響玉米莖腐病抗性的分子機(jī)制，為玉米抗病分子育種提供了新的理論依據(jù)和寶貴的基因資源。
莖腐病是玉米生產(chǎn)上最重要的全球性病害之一，也是我國普遍發(fā)生且對生產(chǎn)具有重大影響的病害，主要發(fā)生于灌漿至蠟熟期，引起玉米產(chǎn)量損失，病害導(dǎo)致的倒伏是玉米機(jī)收的嚴(yán)重障礙，病原菌產(chǎn)生的毒素影響食品和飼料安全。玉米莖腐病是一種致病機(jī)制復(fù)雜的系統(tǒng)性病害，主要由鐮孢菌和腐霉菌單獨(dú)或復(fù)合侵染引起，該病害可在玉米整個生育期內(nèi)侵染多個部位，完成其病害循環(huán)。盡管前期已有研究鑒定出部分抗性QTL和基因，但其整體抗性機(jī)理仍不甚明晰，尤其是miRNA與轉(zhuǎn)錄因子在此過程中的核心調(diào)控作用與分子網(wǎng)絡(luò)，仍是當(dāng)前研究的難點與焦點之一。
研究團(tuán)隊成功構(gòu)建了zma-miR319-ZmMYB74模塊協(xié)同調(diào)控玉米抗莖腐病的分子機(jī)制模型：在莖腐病菌侵染后，玉米通過上調(diào)zma-miR319的表達(dá)來抑制其靶基因ZmMYB74的轉(zhuǎn)錄。ZmMYB74表達(dá)的減弱，解除了其對木質(zhì)素合成關(guān)鍵基因ZmCAD的轉(zhuǎn)錄抑制，從而促進(jìn)木質(zhì)素在細(xì)胞壁中沉積，增強(qiáng)植株的物理防御能力，最終提高對莖腐病的抗性?？傊狙芯筷U明了新型抗病基因ZmMYB74在調(diào)控玉米莖腐病抗性中的關(guān)鍵作用，為精細(xì)設(shè)計玉米莖腐?。ㄋ敫。┑戎匾『共∮N提供了具有重要價值的定向設(shè)計靶點和種質(zhì)材料；在當(dāng)前因氣候變暖趨勢不可逆導(dǎo)致的玉米病害頻發(fā)的大背景下具有重要意義。
zma-miR319-ZmMYB74-ZmCAD模塊協(xié)同調(diào)控玉米抗莖腐病的分子機(jī)制模型
河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所及神農(nóng)種業(yè)實驗室為本研究第一完成單位，曹言勇研究員為論文第一作者，馬娟副研究員為共同第一作者。河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)李會勇研究員、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所段燦星研究員和山東農(nóng)業(yè)大學(xué)李向東教授為共同通訊作者。團(tuán)隊程澤強(qiáng)研究員、夏來坤副研究員等多名成員及河南農(nóng)業(yè)大學(xué)湯繼華教授，中國農(nóng)業(yè)大學(xué)周濤教授、范在豐教授，美國密蘇里大學(xué)張展元教授，山東農(nóng)業(yè)大學(xué)田延平教授，西南大學(xué)李明駿副教授也參與了此項工作的研究。本研究得到國家重點研發(fā)計劃、海南省種業(yè)實驗室與中種集團(tuán)聯(lián)合“揭榜掛帥”項目、中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院農(nóng)業(yè)科技創(chuàng)新工程、國家留學(xué)基金委公派訪問學(xué)者項目、河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院優(yōu)青基金、山東省現(xiàn)代農(nóng)業(yè)產(chǎn)業(yè)技術(shù)體系及泰山學(xué)者計劃等項目聯(lián)合資助。
近年來，河南省農(nóng)業(yè)科學(xué)院糧食作物研究所作物基因編輯研究團(tuán)隊聚焦我國玉米重大病害，圍繞病原菌群體功能基因組與泛基因組、病原菌—玉米分子互作、靶標(biāo)基因挖掘與機(jī)理解析、基因編輯育種應(yīng)用等方向開展系統(tǒng)研究。在玉米莖腐病、穗腐病和南方銹病等研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展：近五年，團(tuán)隊以第一/通訊作者在《Plant Biotechnology Journal》（2篇）、《Molecular Plant Pathology》等期刊發(fā)表SCI論文15篇。
