玉米抗瘤黑粉病种质评价及相关基因挖掘

　　

摘要： 玉米瘤黑粉病是由玉蜀黍黑粉菌(Ustilago maydis)引起的世界性病害，严重威胁玉米产量与品质，培育抗病品种是防控该病害最经济有效的策略。为鉴定抗瘤黑粉病优异种质，挖掘抗病关键基因，本研究系统评价了425份玉米自交系的抗性水平，旨在解析抗性遗传基础，筛选抗病基因。分别于2年2点开展田间人工接种鉴定，基于病情指数(DI)、发病率(IR)和病程曲线下面积(AUDPC)进行抗性评价。利用970,761个高质量SNP进行全基因组关联分析(GWAS)，结合时空转录组数据，筛选抗病相关候选基因并进行功能富集分析。425份自交系中鉴定出高抗6份、抗病27份、中抗67份、感病154份、高感171份。DI、IR和AUDPC的广义遗传力均高于75%。GWAS共检测到1665个显著关联SNP位点，筛选出376个候选基因，其中，79个响应病原菌侵染差异表达，19个显著上调。GO富集分析表明，筛选到的候选基因主要参与防御反应、细胞壁组织、激素信号传导等过程。本研究明确了玉米瘤黑粉病抗性的遗传力高、受多基因控制，鉴定的抗病关联位点及候选基因，为玉米抗瘤黑粉病分子育种提供重要种质资源和基因靶点。