玉米抗粗缩病主效QTL qMrdd3的鉴定与分子机制解析

【编辑推荐】玉米粗缩病(MRDD)由斐济病毒(Fijivirus)引发，严重威胁全球玉米生产。研究人员通过构建CML199×郑58重组自交系(RIL)群体，定位到3个抗性QTL（qMrdd3等），其中位于2号染色体的主效位点qMrdd3具有不完全显性效应，可提升26.36-34.47%的抗性。精细定位将区间缩小至227.7 kb，鉴定出关键候选基因Zm00001d002441，并开发共分离标记用于分子育种。该研究为MRDD抗性育种提供了重要遗传资源。

　　

玉米作为全球重要的粮食作物，其生产长期受到玉米粗缩病(Maize rough dwarf disease, MRDD)的威胁。这种由斐济病毒属(Fijivirus)病原体引发的病害，可导致植株矮化、叶片畸形和产量锐减，在亚洲和欧洲玉米主产区造成严重经济损失。尽管化学防治和农艺措施有一定效果，但培育抗病品种仍是控制MRDD最经济环保的解决方案。然而，现有抗性种质资源匮乏，且抗性遗传机制不清，制约着抗病育种进程。

为攻克这一难题，国内某研究机构（注：原文未明确机构名称）的研究团队开展了系统性研究。通过构建抗病亲本CML199与感病亲本郑58的重组自交系(Recombinant inbred line, RIL)群体，结合多年多环境表型鉴定，成功在玉米2号、6号和9号染色体上定位到3个抗MRDD的数量性状位点(Quantitative trait locus, QTL)。其中位于2号染色体的qMrdd3表现尤为突出，解释11.04%的表型变异，在不同环境中可提升26.36-34.47%的抗性。相关研究成果发表在《Journal of Integrative Agriculture》上，为玉米抗病育种提供了新思路。

研究采用RIL群体进行QTL初定位，通过近等基因系(Near-isogenic line, NIL)构建和精细定位将qMrdd3缩小至227.7 kb区间。利用转录组分析筛选候选基因，并开发共显性标记用于分子标记辅助选择(Marker-assisted selection, MAS)。田间试验验证了qMrdd3在不同遗传背景下的抗性效应。

主要研究结果

1. QTL定位分析：通过复合区间作图法检测到3个稳定存在的QTL，其中qMrdd3在2号染色体上具有最大效应值(LOD=8.72)。

2. 遗传效应解析：qMrdd3表现为不完全显性，NIL-R（抗病近等基因系）的病情指数显著低于NIL-S（感病近等基因系）。

3. 精细定位：利用重组单株将目标区间缩小至分子标记M2-12与M2-18之间，包含5个预测基因。

4. 候选基因鉴定：转录组分析发现Zm00001d002441在RBSDV感染后仅在NIL-R中特异性上调，该基因编码富含亮氨酸重复序列的受体蛋白激酶。

5. 育种应用：开发的共分离标记M2-12和M2-18可准确区分基因型，将qMrdd3导入郑58和昌7-2后分别提高38.84%和26.47%的田间抗性。

这项研究首次系统解析了qMrdd3的遗传特性和分子机制，不仅丰富了植物抗病毒QTL的理论认知，更通过标记开发与种质创制搭建了从基因挖掘到育种应用的桥梁。特别值得注意的是，qMrdd3在不同遗传背景中均表现出稳定的抗性增强效应，这对培育广适性抗病品种具有重要价值。研究者提出的"QTL精细定位-候选基因筛选-标记开发-种质创新"技术路线，为其他作物复杂性状的遗传解析提供了可借鉴的研究范式。未来通过图位克隆验证Zm00001d002441功能，将有望揭示玉米抗斐济病毒的新分子机制。