【摘 要】
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玉米丝黑穗病由丝轴黑粉菌（Sporisorium reilianum）引起的一种土传性病害,在世界各玉米产区普遍发生,对玉米生产造成极大危害。本实验前期克隆到一个玉米抗丝黑穗病的主效QTL基因Zm WAK。ZmWAK是一个典型的跨膜的受体激酶,具有胞外的受体结构域以及胞内的激酶结构域。本研究中,我们利用一对近等基因系——感病自交系Huangzao4和导入ZmWAK的抗病自交系Huangzao4R来
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玉米丝黑穗病由丝轴黑粉菌（Sporisorium reilianum）引起的一种土传性病害,在世界各玉米产区普遍发生,对玉米生产造成极大危害。本实验前期克隆到一个玉米抗丝黑穗病的主效QTL基因Zm WAK。ZmWAK是一个典型的跨膜的受体激酶,具有胞外的受体结构域以及胞内的激酶结构域。本研究中,我们利用一对近等基因系——感病自交系Huangzao4和导入ZmWAK的抗病自交系Huangzao4R来探索ZmWAK抗玉米丝黑穗病的机理。主要结果如下:1、经过2014、2015年两年连续的田间接种鉴定,ZmWAK能稳定提高2040%的抗病率。2、丝轴黑粉菌侵入后,抗病Huangzao4R的地中茎表面发生了过敏性坏死（HR-like PCD）,使得菌丝不能通过地中茎进入茎尖分生组织,从而引发植物抗病。而感病Huangzao4不能阻止丝轴黑粉菌在地中茎的扩展使得大部分菌丝进入茎尖分生组织,从而引发植物感病。3、Huangzao4与Huangzao4R中发生了两种不同类型的PCD。丝轴黑粉菌侵入后,Huangzao4的细胞发生了自噬,Huangzao4R的细胞则发生了类凋亡。对于活体营养型的丝轴黑粉菌,促进细胞存活的自噬导致了植物感病,而促进细胞死亡的类凋亡诱发了植物抗病。4、对接种前后的近等基因系的转录组与代谢组进行测定后发现,ZmWAK介导了植物从生长到抗病的转换。接种前ZmWAK促进植物生长,病原菌侵入后ZmWAK抑制植物生长、促进了防御反应。5、以ZmWAK的胞内结构域为诱饵蛋白筛选吉1037地中茎的cDNA文库后,鉴定到ZmSnRK1为ZmWAK的互作蛋白。并通过双分子荧光互补实验对两个蛋白之间的互作做了进一步验证。ZmSnRK1为植物中维持物质与能量代谢的重要调节因子,ZmWAK通过与ZmSnRK1互作维持了植物生长与抗病反应的平衡。6、ZmSnRK1编码了 SnRK1蛋白中的α亚基,与拟南芥的AtSnRK1.1和AtSnRK1.2具有高度的同源性。ZmSnRK1在两个近等基因系间的表达量未发生变化。
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