CAU 徐明良教授 玉米抗病分子育种相关工作

 本文内容来自徐明良教授报告,仅供学习。


玉米基因组蕴含丰富抗病基因

与禾谷类其它作物,如水稻、小麦等不同,玉米是典型异花授粉作物,遗传基础复杂,基因组多样性明显,在长期进化过程中保存和累积了大量抗病基因。

引起玉米主要病害的大多为死体或半活体营养型病原菌,相应的玉米中的抗性大多表现为多基因控制的数量性状遗传。

数量抗病基因虽然显性不完全或部分抗性,但抗谱广、抗性持久,多个数量抗病基因聚合后表现持久高抗。

玉米优良抗病基因亟待开发利用

种质资源中的优良抗病基因在雨中上的利用有限;

热带高温、高湿环境利于玉米-病原菌共进化,使得热带血缘玉米种质携带并保存大量抗病基因,如杂交种P78599;

玉米祖先大刍草是抗病基因重要来源,如抗灰斑病基因;

有些抗病基因产生时间很近,需大量筛选才能获得,如抗玉米粗缩病ZmGDIα-hel

获得抗病基因后:

在玉米种质资源中筛选最优等位基因,发展分子标记,创制抗病供体,通过标记辅助选择导入或聚合到优良自交系中,培育优良玉米抗病品种。

还可利用现代生物技术,如加倍单倍体、转基因技术、基因编辑技术、全基因组选择技术等高效改造和利用抗病基因,加速玉米抗病分子育种。

我国玉米病害主要分布

各产区主要玉米病害情况
北方玉米茎腐病为主要

玉米中已克隆的抗病基因

玉米中已克隆抗病基因

抗病分子育种趋势

1.全基因组选择育种

应用:玉米抗灰斑病(Kebi et al. 2020)

全基因组选择育种流程和优缺点

2.转基因技术育种

应用:聚合9个抗病基因,提高玉米对坏死致病菌抗性(Zhu et al. 2018)

转基因技术育种策略和优缺点

3.基因编辑育种

基因编辑育种方式

4.单倍体诱导介导的基因编辑育种

单倍体诱导介导的基因编辑育种流程
抗病分子育种的总体策yi

其它内容

转座子是玉米进化的重要原动力。(研究:转座子插入的遗传效应)

DIMBOA-Glc 苯丙恶唑嗪酮(防御性的次生代谢物) 玉米中重要抗病物质。

感病+抗病不一定抗病;抗病+抗病一般会更抗。(所以育种材料中,背景有感病基因的还要多考虑?)

抗性的稳定性还是非常重要的,如果抗性突然失效,产量损失也是很重的。

未来,二氧化碳浓度大大提高,源很充分,光合效率需要提高。

群体构建+QTL定位 --> 精细定位 --> 克隆+分子研究 --> 田间应用+农艺性状检验 

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