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玉米穗腐病是发生在全球范围内的一类玉米病害,目前,玉米育种上应用的大多数自交系普遍缺乏对穗腐病的抗性。近年来,随着玉米穗腐病发生频率的提高,对玉米穗腐病抗性位点的定位分析越来越多,但大多针对的是拟轮枝镰刀菌,定位到的一些穗腐病抗性位点效应较小。本课题针对玉米穗腐病的两种优势致病菌(拟轮枝镰刀菌和禾谷镰刀菌),依次对穗腐病的田间接种方法,抗源鉴定,抗性基因挖掘开展相关研究。结果如下:1.通过对采用不同方法进行人工接种拟轮枝镰刀菌和禾谷镰刀菌的致病效果的比较。结果表明,采用玉米孢子液和绿豆孢子液接菌的玉米穗腐病发病效果优于其他接菌方法的发病效果。2.对44个不同来源的玉米自交系,连续两年分别人工接种拟轮枝镰刀菌和禾谷镰刀菌,对其抗性进行鉴定。结果表明,塘四平头群的自交系发病最重,旅大红骨群的自交系发病最轻,瑞德群、兰卡斯特和农家品种群内的自交系之间抗性差异较大。其中,玉米自交系法A和掖81162分别对拟轮枝镰孢和禾谷镰孢均表现为高抗和高感,将用于进一步试验。3.对玉米穗腐病的抗病自交系法A和感病自交系掖81162的转录水平进行了差异表达基因分析,GO和KEGG分析结果显示,抗性反应涉及通路包括对病原体识别和感知、信号传导和防御、以及由WRKY转录因子和茉莉酮酸/乙烯介导的防御反应等。4.本课题组利用不同来源的527份材料为参考群体,通过分别人工接种拟轮枝镰刀菌和禾谷镰刀菌的方法,对玉米穗腐病抗性进行了全基因组关联分析。结果共检测到13个与拟轮枝镰刀菌穗腐病抗性显著相关的SNP和95个与禾谷镰刀菌穗腐病抗性显著相关的SNP。关联位点所在基因涉及激酶、生长素合成、植物防御素和转录因子等。5.转录组和全基因组联合分析结果显示,拟轮枝镰刀菌引起的玉米穗腐病,转录组测序得到的差异表达基因中有1个与关联分析中关联到的位点一致,该基因编码基膜内在蛋白。而禾谷镰刀菌引起的玉米穗腐病,差异表达基因中有13个与关联分析中关联到的位点一致,其中有7个位点编码功能蛋白,6个位点和酶类合成有关,1个编码增殖细胞核抗原。综上所述,本课题组初步挖掘到一些对拟轮枝镰刀菌和禾谷镰刀菌具有抗性的特异性候选基因,但是玉米穗腐病抗性基因的精细位点还有待更深入的研究。本研究为抗性基因的挖掘、克隆和抗病机理的解析提供重要参考。