研究发现玉米基因组可以同时对抗多种病原体

在气候变化的情况下，玉米种植者必须做好应对任何事情的准备，包括新的和不断变化的疾病动态。由于无法预测特定年份会出现哪种破坏性疾病，因此对多种疾病具有抵抗力的玉米对于种植者来说将是一个巨大的胜利。现在，伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的研究人员正在推动该行业更接近这一目标。

戈斯枯萎病(一种细菌性疾病)和真菌病灰斑病、北方玉米叶枯病和南方玉米叶枯病对美国中西部乃至全球的种植者都很重要。该研究发表在《G3：基因、基因组、遗传学》上，揭示了与对所有四种疾病的抵抗力相关的基因组区域。

蒂芙尼说：“我们不仅发现了基因组中对每种疾病具有抵抗力的区域，而且还确定了一些对所有疾病都有抵抗力的实验玉米品系。这些发现应该有助于该行业开发同时抵抗多种疾病的材料。” Jamann 是这项新研究的资深作者，也是伊利诺伊大学农业、消费者和环境科学学院 (ACES) 作物科学系的副教授。

该团队在抗病和易感玉米品系之间进行了几次战略杂交，使它们能够将抗病性状映射到基因组中的特定位置。目前，这些区域相当大，包含数百个单独的基因。如果存在具有巨大影响的特定基因，那么它们还没有被识别出来。

尽管如此，识别重要区域还是有帮助的，因为抗病性很少取决于单个基因。事实上，多个基因共同作用的累加或定量能力可能意味着更持久的抵抗力。如果病原体找到了绕过给定耐药机制的方法，就会有后备。有趣的是，这种持久性甚至可以对抗不同的病原体。

“我们发现了 19 个区域与抵抗细菌性疾病戈斯枯萎病有关。其中几个区域也与抵抗真菌病原体有关，”Jamann 说。“因此，使用相同的遗传区域可以同时培育出对多种疾病具有抵抗力的品种。”

真菌和细菌在生物学上非常不同，但两者都必须找到进入植物、在整个植物中传播和繁殖的方法。贾曼说，抗性基因可能会引发植物脉管系统的变化，使这两种病原体更难移动，但她仍然无法确切地说出这些基因如何帮助植物保护自身。不过，得益于美国国家科学基金会 2022 年的资助，她正在研究这一问题。

尽管该团队确定了三个对所有四种疾病都有抵抗力的玉米品系，但由于这项工作的结果，种植者还需要一段时间才能购买多重抗性玉米种子。首先，贾曼的团队将精细绘制本研究中突出显示的区域，以找到任何主要影响基因，然后将这些信息传递给能够培育耐寒新杂交品种的育种者。贾曼表示，多重阻力仍在酝酿之中。