玉米抗丝黑穗病相关基因的筛选及抗病机理初探

摘要

玉米丝黑穗病是由由丝轴黑粉菌（Sporisorium reilianum f.sp.zeae）引起的严重威胁玉米产量的病害之一，尤其在我国春玉米产区，每年因该病引起的减产可达30万吨。随着近几年病害的不断蔓延加重，对丝黑穗病的研究越来越受到人们的重视。经我国几代农业科学工作者的努力，对玉米丝黑穗病症状表现、病原菌种类、侵染循环以及流行规律等，都已研究得比较清楚。但对玉米抗丝黑穗病的抗病机理知之甚少，尤其对抗病反应中所涉及到的信号传导途径和相关基因的研究还很缺乏。 本研究以对丝黑穗病表现明显抗性差异的自交系Mo17（高抗）和黄早四（高感）为试材，采用SSH和cDNA芯片两种功能基因研究的方法，对同一试材幼苗期接种与不接种两种状态下所表达的差异基因进行比较分析，探讨玉米抗丝黑穗病的分子机理并鉴定与抗病相关的基因。获得如下结果： （1）分别提取苗期接种丝轴黑粉菌的处理材料与相应对照材料的mRNA，构建了两个材料各自正向和反向的SSH文库。筛选到68个阳性克隆，其中获得TUGs28个。 （2）将两个材料的处理及对照mRNA分别与Mo17全生育期cDNA芯片别杂交，获得表现2倍以上差异表达的克隆76个，其中有55个TUGs（tentative unique genes）。 （3）对所获得的差异表达的EST片段测序并生物信息学分析，获得了若干在逆境条件下共同应答的因子，如热激蛋白，泛素结合蛋白等具有广泛生理效应的蛋白及酶类。同时也检测到一些受到玉米丝黑穗病菌侵染所诱导表达的基因，这类基因主要有赤霉素激发转录蛋白（Putative protein of gibberellin-stimulated transcript），类成熟蛋白（ripening-related protein-like），衰老相关蛋白（putative senescence-associated protein）等。 （4）利用丝黑穗病病原菌基因组特异引物的PCR技术，研究病菌对玉米的侵染率及扩展进程，结果表明：特异引物的PCR技术不仅能够在早期准确鉴定玉米幼苗是否受到病菌的侵染，而且可以跟踪丝轴黑粉菌在体内扩展进程。利用这一技术，分别对幼苗期的根、叶和成熟期的根、茎、叶、雄穗生长锥DNA进行PCR扩增，发现玉米对丝黑穗病的抗性差异主要表现为抗侵入和抗扩展，抽穗期雄穗对病瘿的形成不能表现出明显的抗性效应。 本研究所揭示的大量信息为今后进一步研究玉米抗丝黑穗病的抗病反应机理和抗病反应途径提供了许多有价值的线索。

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结果与分析

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参考文献

致谢

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