9月14日，中國農業(yè)科學院作物科學研究所玉米遺傳改良與新品種選育創(chuàng)新團隊揭示了轉錄因子ZmGLK36調控玉米抗粗縮病的分子機制，發(fā)現(xiàn)該基因通過增強茉莉酸介導的防御反應來抑制病毒的復制，從而提高玉米對水稻黑條矮縮病毒的抗性，該研究為抗粗縮病玉米育種等作物抗病改良提供了基因資源和理論基礎。相關成果以研究長文形式發(fā)表在《自然植物（Nature Plants）》期刊上。

 

　　玉米粗縮病是一種世界性的病毒病，在我國，玉米粗縮病主要由水稻黑條矮縮病毒引起，主要在黃淮海夏玉米區(qū)流行，發(fā)病嚴重時造成絕收。除玉米外，水稻黑條矮縮病毒還會引起水稻和小麥等多種禾本科作物病害。迄今為止，能夠同時提高玉米、水稻和小麥對水稻黑條矮縮病毒抗性的基因尚未有報道。

 

　　該研究團隊完成了玉米抗病自交系齊319的高質量參考基因組組裝和注釋，結合構建的重組自交系群體和染色體片段代換系群體圖位克隆了主效抗病基因ZmGLK36。研究發(fā)現(xiàn)該基因5'-非編碼區(qū)的變異能夠影響其表達，從而調控玉米對水稻黑條矮縮病毒的抗性。進一步研究發(fā)現(xiàn)該基因編碼的轉錄因子，通過激活下游茉莉酸生物合成路徑關鍵基因的表達，增強茉莉酸介導的防御反應來抑制病毒的復制，提高玉米對水稻黑條矮縮病毒的抗性。通過分子標記對10個自交系及其雜交種進行抗性改良，田間試驗表明，人工接種條件下改良后的雜交種較原始材料發(fā)病率普遍降低10%-15%，產量提高16%。此外，在小麥Fielder和水稻淮稻5號中過表達ZmGLK36，人工接種后同樣也可以降低植株發(fā)病率20%-30%，表明ZmGLK36在不同作物中均具有調控對水稻黑條矮縮病毒抗性的保守性功能。該研究深入闡明了轉錄因子ZmGLK36調控對水稻黑條矮縮病毒抗性的分子機制，為作物抗病分子育種提供了理論支持和新的抗病基因資源。

 

　　作科所博士后許振南和周志強副研究員為該論文的共同第一作者，李新海研究員、翁建峰研究員和華南農業(yè)大學的王海洋教授為通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然基金項目、中國農業(yè)科學院科技創(chuàng)新工程項目、國家玉米產業(yè)技術體系等資助。

 

　　文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41477-023-01514-w