联合连锁和关联分析剖析玉米穗腐病抗性遗传

Ear rot in maize, caused by fungal pathogens, poses a grave threat to maize production，and current inbred lines in use generally lack of resistance to ear rot in maize. This study aims to exploring QTL resistance to the two dominant pathogens, Fusarium verticilloides and Fusarium graminearum，and dissect the genetic basis. In current study, a F2 segregating population derived from a highly resistant inbred line Fa A and a highly susceptible inbred Ye 81162 has been constructed for linkage mapping. And a association population containing 548 individuals will be used for Genome-wide association study(GWAS) of resistance to ear rot in maize. In addition, according to regional association mapping, analysis of gene expression profiling in target QTL region and differential expressed genes acquired, combined with B73 reference sequence, the target QTL region will be subjected to candidate genes prediction, annotation and comparing to reveal candidate resistance genes for ear rot in maize preliminary. The results not only provide theoretical basis and important resources to resistance gene cloning and molecular breeding of maize, but also lay the foundation for analysis of interaction between maize and pathogen.

玉米穗腐病是一种严重危害玉米生产的真菌性病害，而目前在世界范围内玉米育种上应用的大多数自交系缺少对穗腐病的抗性。本研究旨在挖掘对玉米穗腐病的两种优势病原菌(拟轮枝镰刀菌和禾谷镰刀菌)有抗性的QTL位点并解析抗病遗传基础。选用高抗穗腐病的玉米自交系法A和高感自交系掖81162构建F2群体用于连锁分析。另外，已获得大小为548的关联群体用于进行玉米穗腐病抗性的全基因组关联分析。同时，通过QTL区间的局域关联分析和目标QTL区间内表达谱分析以及获得的差异表达基因，结合玉米自交系B73的参考序列，在目标QTL定位区间内进行基因的预测、注释和比较，从而初步确定候选基因。研究结果不仅能为抗病基因的克隆和玉米的抗病分子育种提供一定的理论依据和重要的资源，而且能为玉米和病原菌的相互作用机理的解析奠定基础。

玉米穗腐病是一种严重危害玉米生产的真菌性病害，而目前在世界范围内玉米育种上应用的大多数自交系缺少对穗腐病的抗性。本研究旨在挖掘对玉米穗腐病的两种优势病原菌(拟轮枝镰刀菌和禾谷镰刀菌)有抗性的QTL位点并解析抗病遗传基础。本研究利用由3个高抗玉米穗腐病的自交系承351、丹598、吉V203和同一个高感自交系ZW18构建的多个群体对玉米穗腐病的抗病位点进行了全面挖掘，共定位到20个拟轮枝镰刀菌穗腐病的抗病位点和18个禾谷镰刀菌穗腐病的抗病位点，并初步确定了抗病“热点QTL”。位于7.02bin上的抗禾谷镰刀菌穗腐病抗病QTL-qRger7.1可解释18.55-41.84%的表型变异率，而且该位点与抗拟轮枝镰刀菌穗腐病的QTL-qRfer4的定位区间重叠，说明该位点可能包含同时对禾谷镰刀菌和拟轮枝镰刀菌引起的穗腐病具有抗病的基因，因此将该位点作为主要的目标QTL进行了精细定位。2020年本课题通过回交后代验证的方法将QTL-qRger7.1精细定位到分子标记ger1-770和ger1-78521之间，物理距离约为15Mb（根据B73参考基因组）。另外，通过转录组测序和全基因组关联分析的方法进行玉米拟轮枝镰刀菌穗腐病抗病位点的挖掘并初步确定候选基因，将在转录组测序中获得差异表达基因和全基因组选择中关联到的基因进行比对，发现全基因组关联分析中关联到的锌指CCCH域蛋白19同时也是转录组测序中获得的差异表达基因，表明锌指CCCH域蛋白19可能与玉米拟轮枝镰刀菌穗腐病的抗病相关。以上研究结果不仅能为抗病基因的克隆和玉米的抗病分子育种提供一定的理论依据和重要的资源，而且能为玉米和病原菌的相互作用机理的解析奠定基础。