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中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家玉米改良中心徐明良教授團(tuán)隊(duì)揭示玉米抗病毒基因的作用機(jī)理

2018-07-20 來源:健客社區(qū)  標(biāo)簽: 掌上醫(yī)生 喝茶減肥 一天瘦一斤 安全減肥 cps聯(lián)盟 美容護(hù)膚
摘要:通過大量的遺傳研究, Thomas Lübberstedt教授和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)徐明良教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)玉米抗矮花葉病有兩個(gè)一致性的主效抗性位點(diǎn),Scmv1和Scmv2,分別位于第6號(hào)染色體短臂和第3號(hào)染色體的著絲粒附近,二個(gè)位點(diǎn)共同存在時(shí)表現(xiàn)出高抗。

 導(dǎo)讀:今年2月份,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)國(guó)家玉米改良中心徐明良教授領(lǐng)導(dǎo)的研究團(tuán)隊(duì)首次克隆了玉米花葉病毒抗病QTL基因,揭示了基因的功能,探索了抗病分子機(jī)理。這一研究對(duì)了解單子葉作物抗病毒分子機(jī)理、培育抗病毒玉米新品種具有重要意義。該研究成果以“AnAtypicalThioredoxinImpartsEarlyResistancetoSugarcaneMosaicVirusinMaize”為題2月14日在線發(fā)表于MolecularPlant雜志。半年后,MolecularPlant雜志再次發(fā)表了美國(guó)愛荷華州立大學(xué)ThomasLübberstedt教授和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)徐明良教授研究團(tuán)隊(duì)經(jīng)過長(zhǎng)期合作的成果“AuxinBindingProtein1ReinforcesResistancetoSugarcaneMosaicVirusinMaize”,這項(xiàng)研究通過圖位克隆途徑獲得了另一個(gè)玉米抗甘蔗花葉病毒病基因ZmABP1,并對(duì)該基因的抗病特性進(jìn)行了深入的探討,為進(jìn)一步揭示ZmABP1介導(dǎo)的抗病機(jī)制奠定了基礎(chǔ)。

 
文章解讀:玉米(ZeamaysL.)是糧食、飼料和工業(yè)原料兼用型作物,在全球范圍內(nèi)廣泛種植。在我國(guó),玉米的栽培面積超過5億畝,總產(chǎn)逾2億噸,已成為第一大糧食作物。由于栽培品種遺傳基礎(chǔ)狹窄,加上多年的連作、極端氣象因素等影響,近年來我國(guó)玉米病害呈越演越烈之勢(shì),每年造成的產(chǎn)量損失達(dá)總產(chǎn)的10%以上。在玉米種植面積增長(zhǎng)有限的情況下,提高玉米增產(chǎn)潛力,減少生物和非生物脅迫對(duì)玉米產(chǎn)量造成的損失,對(duì)保障我國(guó)糧食安全至關(guān)重要。玉米矮花葉病是世界范圍內(nèi)普遍發(fā)生的一種病毒性病害,1919年在意大利首次被發(fā)現(xiàn),該病害在美國(guó)、歐洲和我國(guó)等地區(qū)都曾發(fā)生不同程度大流行,對(duì)玉米產(chǎn)量造成嚴(yán)重?fù)p失。在我國(guó)該病主要由玉米甘蔗花葉病毒引起,由蚜蟲傳播,藥劑防治困難。因此,挖掘抗病基因,培育抗病品種是控制玉米矮花葉病最經(jīng)濟(jì)有效的措施。
 
通過大量的遺傳研究,ThomasLübberstedt教授和中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)徐明良教授研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)玉米抗矮花葉病有兩個(gè)一致性的主效抗性位點(diǎn),Scmv1和Scmv2,分別位于第6號(hào)染色體短臂和第3號(hào)染色體的著絲粒附近,二個(gè)位點(diǎn)共同存在時(shí)表現(xiàn)出高抗。二個(gè)研究團(tuán)隊(duì)通過合作已經(jīng)克隆了Scmv1位點(diǎn)的抗病基因-ZmTrxh,該基因編碼非典型的H型硫氧還蛋白,通過抑制病毒RNA的積累,在侵染的早期表現(xiàn)出抗病。相關(guān)結(jié)果發(fā)表在今年3月份第三期MolecularPlant雜志上(詳見:歷時(shí)20載,中農(nóng)徐明良團(tuán)隊(duì)克隆首個(gè)玉米抗病毒基因)。
 
位于第3號(hào)染色體的Scmv2效應(yīng)較小,主要在抗病的后期發(fā)揮作用,基因克隆的難度更大、工作量更大。經(jīng)過多年的抗病QTL精細(xì)定位確定了候選基因,通過轉(zhuǎn)基因功能互補(bǔ)和RNAi干擾等證明Scmv2位點(diǎn)上的抗病基因?yàn)閆mABP1,編碼生長(zhǎng)素結(jié)合蛋白1???、感等位基因在轉(zhuǎn)錄區(qū)序列有差異,包含第一內(nèi)含子上一個(gè)524bp的插入/缺失和第一外顯子上的兩個(gè)SNP,研究證明這些差異對(duì)ZmABP1的抗性和定位沒有任何影響。表達(dá)譜分析表明抗病近等基因系中ZmABP1基因的表達(dá)量顯著高于感病近等基因系,并且在病毒侵染后期呈顯著上調(diào)表達(dá),從而增強(qiáng)了玉米對(duì)SCMV的抗性。同樣,在RNAi干擾,功能互補(bǔ)以及缺失型中間載體等轉(zhuǎn)基因后代中SCMV抗性與ZmABP1的表達(dá)水平呈顯著正相關(guān),表現(xiàn)出劑量效應(yīng)。啟動(dòng)子活性分析表明等位基因間啟動(dòng)子序列的差異影響ZmABP1基因的表達(dá),從而導(dǎo)致抗感差異。通過酵母雙雜、蛋白互作驗(yàn)證等證實(shí)了ZmABP1與ZmRbCS互作,并證明了ZmABP1對(duì)病毒RNA的積累沒有影響,推測(cè)ZmABP1可能影響了病毒粒子的系統(tǒng)移動(dòng)。本研究首次報(bào)道了ZmABP1可以在玉米抗甘蔗花葉病毒病中起作用,揭示了ABP1新的功能。
 
據(jù)悉,中國(guó)農(nóng)業(yè)大學(xué)徐明良教授課題組博士后冷鵬飛博士和愛荷華州立大學(xué)吉青博士為論文共同第一作者,該研究得到了RFBakerCenterforPlantBreedingatIowaStateUniversity,DanishResearchCouncilandtheDanishInternationalDevelopmentAgency(DANIDA),theUSAIDiAGRI項(xiàng)目以及中國(guó)博士后科學(xué)基金會(huì)的資助。該研究歷經(jīng)二十余載,來自中國(guó)、丹麥、德國(guó)、新西蘭、美國(guó)等多國(guó)的研究人員參與其中,多個(gè)實(shí)驗(yàn)室協(xié)同合作,最終取得了突破性進(jìn)展。
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