玉米组蛋白去乙酰化酶HDA101参与抵抗禾谷镰孢侵染的机制研究

Maize stalk rot caused by Fusarium graminearum is one of the most destructive soil borne diseases, and can seriously affect the quality, yield and mechanized harvest of maize. Most effective and economical way to prevent maize stalk rot is to mining resistance genes and cultivate resistant varieties. We found that the maize histone deacetylase HDA101 was associated with jasmonic acid and salicylic acid pathways, and the hda101-OE were resistant to Fusarium graminearum infection. This project aims to identify the function of HDA101 in Fusarium graminearum infection of B73, hda101 mutant and hda101-OE lines. We also want to use ChIP-seq and RNA-seq technology to further understand the regulatory mechanism of HDA101 in the resistance to Fusarium graminearum infection. This project can clarify the regulation mechanism of maize resistance to Fusarium graminearum from the perspective of epigenetics, and will provide an important theoretical basis for mining disease resistance genes and further cultivating resistant varieties of maize stalk rot.

由禾谷镰孢引起的玉米茎腐病是一种世界性的土传病害，严重影响玉米的品质、产量以及机械化收获。挖掘玉米抗茎腐病基因，培育优良抗病品种是解决玉米抵抗茎腐病的最有效途径之一。我们前期发现玉米组蛋白去乙酰化酶HDA101与茉莉酸和水杨酸途径具有密切联系，并且HDA101过表达植株能够抵抗禾谷镰孢侵染。在前期工作的基础上，本项目拟通过对野生型B73、HDA101突变体和HDA101过表达株系进行抗病性鉴定，确定禾谷镰孢侵染玉米过程中HDA101的功能；通过HDA101单克隆抗体及相关组蛋白乙酰化修饰抗体进行染色质免疫共沉淀及转录组测序，通过数据整合分析明确HDA101参与抵抗禾谷镰孢侵染过程中的下游靶基因及调控方式。本项目从表观遗传学角度研究玉米抵抗禾谷镰孢侵染的调控机制，能够为挖掘玉米抗茎腐病基因并进一步培育抗病品种提供重要的理论基础。

玉米茎腐病是一种对玉米生产具有严重危害的土传性病害，该病害严重影响玉米的品质、产量以及机械化收获。因此，挖掘玉米抗茎腐病基因，培育优良抗病品种是解决玉米抵抗茎腐病的根本途径之一。通过本项目的研究，我们发现组蛋白去乙酰化酶HDA101的表达水平受到茉莉酸和禾谷镰孢侵染的诱导。我们获得了HDA101的转座子突变体株系和过表达株系，并通过接菌试验发现HDA101正调控玉米抵抗禾谷镰孢侵染。同时，通过质谱数据分析，发现HDA101调控玉米体内茉莉酸含量，且过表达植株植株中茉莉酸含量显著高于野生型B73。利用酵母筛选技术，我们获得了HDA101互作蛋白ZmREL2（拟南芥TPL/TPRs同源蛋白），并通过体内、体外试验验证了二者的互作关系。然后，我们发现ZmREL2与ZmJAZ11能够发生相互作用，进一步说明HDA101可能通过调控ZmREL2和ZmJAZ11进而参与茉莉酸信号途径。通过组蛋白乙酰化修饰抗体（anti-H3K9ac）进行染色质免疫共沉淀及转录组测序，并利用数据整合分析发现HDA101可能通过调控靶基因ZmPRs参与抵抗禾谷镰孢侵染过程。本项目对完善玉米抗茎腐病防御反应的分子调控机理具有重要的意义，能够深入了解表观遗传修饰对玉米抗病反应的调控机制，从而为挖掘玉米抗茎腐病基因并进一步培育抗病品种提供了重要的理论基础。