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        玉米穗腐病致病南方鐮孢菌菌株JX18-4效應(yīng)蛋白的預(yù)測(cè)及分析

        2024-12-05 00:00:00蘇月貴唐照磊杜青陳培鑫李石初
        江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué) 2024年23期

        摘要:為挖掘與玉米受體蛋白互作進(jìn)而觸發(fā)免疫反應(yīng)的南方鐮孢菌效應(yīng)蛋白,基于南方鐮孢菌菌株JX18-4全基因組編碼蛋白序列,利用Signal P、WoLFP SORT、Target P、TMHMM和big PI Predictor等生物信息學(xué)軟件預(yù)測(cè)出分泌蛋白684個(gè),隨后再用EffectorP軟件預(yù)測(cè)出效應(yīng)蛋白157個(gè),隨后篩選出氨基酸殘基數(shù)lt;400且半胱氨酸殘基數(shù)≥4的效應(yīng)蛋白115個(gè)。植物與寄主互作(PHI)和碳水化合物酶類(CAZymes)分析結(jié)果表明,獲得PHI和CAZymes數(shù)據(jù)庫(kù)注釋的效應(yīng)蛋白數(shù)分別為14、26個(gè)。10個(gè)效應(yīng)蛋白獲得PHI和CAZymes 2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)注釋,其中6個(gè)候選效應(yīng)蛋白的注釋結(jié)果一致。本研究所預(yù)測(cè)出的南方鐮孢菌菌株JX18-4效應(yīng)蛋白將會(huì)為南方鐮孢菌引起的玉米穗腐病的致病機(jī)制及防控方法研究提供了參考依據(jù)。

        關(guān)鍵詞:南方鐮孢菌;玉米穗腐?。蝗蚪M;分泌蛋白;效應(yīng)蛋白

        中圖分類號(hào):S435.131.4+9" 文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A

        文章編號(hào):1002-1302(2024)23-0124-05

        蘇月貴,唐照磊,杜" 青,等. 玉米穗腐病致病南方鐮孢菌菌株JX18-4效應(yīng)蛋白的預(yù)測(cè)及分析[J]. 江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2024,52(23):124-128.

        doi:10.15889/j.issn.1002-1302.2024.23.017

        收稿日期:2024-02-02

        基金項(xiàng)目:廣西自然科學(xué)基金(編號(hào):2020GXNSFAA297137);廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院科技發(fā)展基金(編號(hào):桂農(nóng)科2021JM39、桂農(nóng)科2022JM17)。

        作者簡(jiǎn)介:蘇月貴(1984—),男,廣西靈川人,碩士,助理研究員,從事玉米抗病性研究。E-mail:suyuegui@163.com。

        通信作者:杜" 青,碩士,副研究員,從事玉米抗病性研究。E-mail:duq82@163.com。

        穗腐病是玉米生產(chǎn)上的重要病害之一,在世界范圍內(nèi)普遍發(fā)生,也是我國(guó)最常見(jiàn)的玉米真菌病害。鐮孢菌主要引起的2種類型的玉米穗腐病,分別為鐮孢穗腐病(Fusarium ear rot,簡(jiǎn)稱 FER)和赤霉穗腐病(Gibberella ear rot,簡(jiǎn)稱GER)[1],南方鐮孢(Fusarium meridionale)與禾谷鐮孢(F.graminearum)同為禾谷鐮孢復(fù)合種的不同發(fā)育種,均能引起 GER。在國(guó)外,由南方鐮孢引起的玉米穗腐病主要發(fā)生在氣候溫潤(rùn)的巴西南部、阿根廷東北部和我國(guó)西南近鄰尼泊爾等地[2-4];在我國(guó),主要分布在西南玉米產(chǎn)區(qū),如廣西、貴州、云南、四川、陜西、重慶等地,也是引起廣西玉米穗腐病的重要致病菌[5-7]。南方鐮孢穗腐病導(dǎo)致玉米產(chǎn)量損失和品質(zhì)下降,更重要的是收獲感染了該病菌的果穗,可能會(huì)導(dǎo)致真菌毒素如雪腐鐮刀菌烯醇(nivalenol,簡(jiǎn)稱NIV)和赤霉烯酮(zearalenone,簡(jiǎn)稱ZEA)的污染,給人畜的生命健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

        南方鐮孢喜好冷涼和濕度較高的環(huán)境,在22~28 ℃,開(kāi)花期或收獲期遇到降雨、霧水等潮濕的環(huán)境有利于該病害的發(fā)生[7-8]。Machado等認(rèn)為,巴西南方鐮孢菌株的侵染力和競(jìng)爭(zhēng)性要強(qiáng)于禾谷鐮孢,導(dǎo)致南方鐮孢相比禾谷鐮孢處于優(yōu)勢(shì)地位[2]。桂北是廣西的玉米主產(chǎn)區(qū),具有冷涼、多山、多霧、多雨、寡照等氣候特點(diǎn),適宜南方鐮孢生長(zhǎng)繁殖,而玉米是該地區(qū)最主要的口糧作物之一,因此尤其需要重視該病害在該區(qū)域的防控,而選育抗性品種成為防控玉米穗腐病最經(jīng)濟(jì)和安全有效的方法[9]。

        植物對(duì)病原菌的侵染存在2種類型的免疫機(jī)制,被稱為PTI(PAMP-triggered immunity)途徑和ETI(effector-triggered immunity)途徑[10],當(dāng)病原菌侵染作物時(shí),病原相關(guān)分子模式(pathogen-associated molecular paterns,PAMP)分子機(jī)制識(shí)別病原菌,啟動(dòng)PTI免疫反應(yīng),該防衛(wèi)反應(yīng)是系統(tǒng)性、廣譜性的,其烈度相對(duì)較弱,因此很多病原菌能夠突破植物的PTI免疫反應(yīng)而進(jìn)一步增殖。病原菌為了克服植物的本底防御反應(yīng),在侵染植物時(shí)會(huì)分泌效應(yīng)蛋白(effector)來(lái)抑制植物免疫反應(yīng)使植物感病(effector-triggered susceptibility,ETS)。植物為了克服ETS反應(yīng),進(jìn)化出了第2種防御機(jī)制ETI,即病原菌效應(yīng)蛋白誘導(dǎo)的免疫反應(yīng)。ETI反應(yīng)往往伴隨著植物超敏反應(yīng)的發(fā)生,是更劇烈的防衛(wèi)反應(yīng),能夠在病原菌侵染點(diǎn)附近引起過(guò)敏性壞死反應(yīng),導(dǎo)致植物細(xì)胞程序性死亡,從而將病原菌限制在侵染點(diǎn),具有持久性、高效性。稻瘟菌的無(wú)毒基因與植物的抗病基因相互作用符合經(jīng)典的“基因?qū)颉崩碚?,病原菌侵入植物體內(nèi)釋放效應(yīng)蛋白,植物的抗性蛋白能夠特異性識(shí)別病原菌分泌的效應(yīng)蛋白,從而激活下游的免疫反應(yīng)[10]。

        真菌效應(yīng)子大多具有以下特征:(1)氨基酸序列N端具有一段信號(hào)肽,定位在胞外;(2)無(wú)GPI錨定位點(diǎn);(3)一般在侵染宿主前期階段活躍表達(dá);(4)蛋白長(zhǎng)度為50~400個(gè)氨基酸,并且含有大量的半胱氨酸殘基(Cys),這些參數(shù)常被用來(lái)預(yù)測(cè)真菌效應(yīng)蛋白[11-12]。研究者已經(jīng)開(kāi)發(fā)出Signal P、WoLFP SORT、Target P、TMHMM、big PI Predictor等可以預(yù)測(cè)分泌蛋白的軟件,在此基礎(chǔ)上再用EffectorP軟件預(yù)測(cè)效應(yīng)子。

        本研究前期從一個(gè)采自廣西靖西市的玉米病穗上單孢分離得到1株南方鐮孢菌菌株JX18-4,經(jīng)形態(tài)學(xué)鑒定后,采用FUSARIUM-ID v.3.0對(duì)引物延伸因子TEF-1α基因(NCBI登錄號(hào):OR513044)進(jìn)行序列比對(duì)分析,明確其為南方鐮孢菌。隨后對(duì)該菌株進(jìn)行三代 Pacbio 和二代 Illumina 全基因組測(cè)序。本研究利用生物信息學(xué)軟件進(jìn)行分泌蛋白和效應(yīng)蛋白的序列特征預(yù)測(cè),并利用數(shù)據(jù)庫(kù)對(duì)預(yù)測(cè)到的效應(yīng)蛋白進(jìn)行注釋。以期為后續(xù)南方鐮孢菌引起的玉米穗腐病的致病機(jī)制及防控機(jī)制研究提供參考依據(jù)。

        1" 材料與方法

        1.1" 基因組信息

        南方鐮孢菌菌株 JX18-4 分離自2019年秋季廣西靖西市玉米田玉米穗腐病發(fā)病果穗,全基因組蛋白信息來(lái)源于 NCBI(登錄號(hào):PRJNA977470),下載地址為(https://www.ncbi.nlm.nih.gov/datasets/genome/GCA_032355295.1/),該南方鐮孢菌基因組共包含11 920個(gè)蛋白。

        1.2" 分泌蛋白預(yù)測(cè)

        參考文獻(xiàn)[11-12]中的方法,使用多種軟件對(duì)基因進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。(1)使用SignalIP 5.0在線軟件(http://www.Cbs.dtu.dk /services/SignalP /)預(yù)測(cè)分泌信號(hào)肽,保留有信號(hào)肽的基因。(2)使用SecretomeP軟件(https://services.healthtech.dtu.dk/services/SecretomeP-2.0/)對(duì)缺乏信號(hào)肽的蛋白預(yù)測(cè)非經(jīng)典分泌蛋白(NN-scoregt;0.5)。(3)使用TargetP軟件TargetP v2.0(http://www.cbs.dtu.dk /services/TargetP-2.0/)對(duì)SignalP和SecretomeP預(yù)測(cè)結(jié)果所保留的基因進(jìn)行TargetP分析,去除其中的線粒體蛋白。(4)利用TMHMM 2.0 sever(http://www.cbs.dtu.dk/services/TMHMM/)對(duì)具有N-端信號(hào)肽且定位于胞外的蛋白質(zhì)進(jìn)行跨膜結(jié)構(gòu)域分析,僅保留跨膜結(jié)構(gòu)域數(shù)目≤1的蛋白質(zhì)。(5)使用WoLF PSORT軟件(https://wolfpsort.hgc.jp/)進(jìn)行蛋白的亞細(xì)胞定位分析,選擇得分大于17的細(xì)胞外目的蛋白。(6)使用big-PI predictor(https://mendel.imp.ac.at/gpi/gpi_server.html)分析錨定位點(diǎn),無(wú) GPI 錨定位點(diǎn)的蛋白為候選分泌蛋白。

        1.3" 效應(yīng)蛋白的預(yù)測(cè)

        對(duì)預(yù)測(cè)出的分泌蛋白進(jìn)一步進(jìn)行效應(yīng)子預(yù)測(cè),利用EffectorP軟件(https://effectorp.csiro.au/)預(yù)測(cè)分泌蛋白中的真菌的候選效應(yīng)蛋白。隨后篩選出氨基酸殘基數(shù)lt;400且半胱氨酸殘基數(shù)≥4的效應(yīng)蛋白[13]。

        1.4" PHI 及CAZymes基因注釋

        基于 PHI(Pathogen-Host Interaction database,http:/ /www.phi-base.org /downloadLink.Htm)數(shù)據(jù)庫(kù),對(duì)預(yù)測(cè)到的效應(yīng)子進(jìn)行植物病原互作相關(guān)基因注釋,同時(shí),利用CAZymes(Carbohydrate-Active enzymes,CAZymes,http://www.cazy.org/)對(duì)分泌蛋白、候選效應(yīng)蛋白與碳水化合物酶類序列進(jìn)行BlastP同源性比對(duì)。優(yōu)先關(guān)注E-value最低、 比對(duì)得分(score)最高的注釋,同時(shí)關(guān)注注釋基因的功能描述。

        2" 結(jié)果與分析

        2.1" 南方鐮孢菌分泌蛋白預(yù)測(cè)

        對(duì)利用SignalIP 5.0南方鐮孢菌菌株JX18-4預(yù)測(cè)出的11 920個(gè)蛋白質(zhì)進(jìn)行信號(hào)肽預(yù)測(cè),具有N端信號(hào)肽的蛋白序列有1 248個(gè),這些蛋白屬于典型的內(nèi)質(zhì)網(wǎng)/高爾基體途徑進(jìn)行運(yùn)輸,并最終分泌到細(xì)胞外SP(Sec/SPI)型經(jīng)典分泌蛋白。為不遺漏不具備信號(hào)肽特征卻能分泌到細(xì)胞外發(fā)揮功能的非經(jīng)典分泌蛋白,SecretomeP軟件分析結(jié)果顯示,NN-score分值高于0.5的蛋白序列為5 602個(gè)。SignalIP和SecretomeP軟件分析所得的共6 850個(gè)蛋白序列采用TargetP v2.0軟件預(yù)測(cè)蛋白的亞細(xì)胞定位,去除定位在線粒體上的蛋白后,共獲得5 868個(gè)蛋白序列。采用TMHMM v2.0軟件對(duì)上述蛋白序列進(jìn)行跨膜結(jié)構(gòu)域分析,751個(gè)蛋白序列具有2個(gè)以上跨膜區(qū),即分泌到其他細(xì)胞器的蛋白,僅保留跨膜結(jié)構(gòu)域數(shù)≤1的蛋白序列5 117個(gè)。利用WoLF PSORT對(duì)含有上述蛋白序列進(jìn)行亞細(xì)胞定位分析,794個(gè)蛋白得分大于17,是分泌到細(xì)胞外的目的蛋白。最后用big-PI predictor軟件排除含有錨定位點(diǎn)的蛋白序列,最終獲得684個(gè)分泌蛋白(圖1)。684個(gè)分泌蛋白中,635個(gè)蛋白是具有信號(hào)肽序列特征,占比92.84%,另外49個(gè)是不具備信號(hào)肽特征序列的非經(jīng)典分泌蛋白,占比7.16%。

        2.2" 效應(yīng)蛋白的篩選

        利用EffectorP軟件預(yù)測(cè)分泌蛋白中的真菌效應(yīng)蛋白,不是效應(yīng)子的蛋白序列405個(gè),剔除掉篩選出不大可能是效應(yīng)子的蛋白序列22個(gè)[可能性(probability)值lt;0.55],預(yù)測(cè)出效應(yīng)子157個(gè)(probability值≥0.55),這些效應(yīng)蛋白的可能性probability為0.553~0.984不等。大多數(shù)已知效應(yīng)蛋白氨基酸殘基較少且富含半胱氨酸,且缺乏保守的氨基酸序列特征,真菌效應(yīng)蛋白的預(yù)測(cè)一般采用相對(duì)寬泛的標(biāo)準(zhǔn)[13]。不同研究往往采用的參數(shù)指標(biāo)并不一致,本研究以蛋白序列長(zhǎng)度小于400個(gè)氨基酸且半胱氨酸殘基數(shù)≥4的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)一步篩選效應(yīng)蛋白[11,13],最終獲得115個(gè)符合要求的效應(yīng)蛋白(圖1)。

        2.3" PHI和CAZymes注釋分析

        從“2.2”節(jié)中得到的115個(gè)效應(yīng)蛋白序列,僅14個(gè)獲得PHI數(shù)據(jù)庫(kù)注釋(表1)。其中注釋為無(wú)毒效應(yīng)子的3個(gè), 均與稻瘟病菌誘導(dǎo)過(guò)敏性反應(yīng)相

        關(guān);注釋為基因敲除突變體后毒力減弱的基因7個(gè);注釋為基因敲除后突變體無(wú)致病力變化的4個(gè)。

        684個(gè)分泌蛋白,獲得CAZymes注釋的基因?yàn)?02個(gè)。碳水化合物結(jié)合模塊(carbohydrate-binding module,CBM)家族基因最多,為84個(gè),糖苷水解酯酶(glycoside hydrolases,GH)家族基因次之,為78個(gè),輔助氧化還原酶類(auxiliary activities,AA)家族基因23個(gè),碳水化合物酯酶(carbohydrate esterases,CE)家族基因16個(gè),多糖裂解酶(polysaccharide lyases,PL)家族基因僅1個(gè)(表2)。115個(gè)候選效應(yīng)蛋白中,CBM家族基因最多,為11個(gè),CE家族基因次之,為10個(gè),GH家族基因?yàn)?個(gè),AA家族基因?yàn)?個(gè),PL家族基因未獲得注釋(表2)。

        表2" JX18-4菌株分泌蛋白和效應(yīng)蛋白的CAZymes家族蛋白數(shù)

        類型數(shù)量(個(gè))CBMGHAACEPL總計(jì)

        分泌蛋白847823161202

        候選效應(yīng)蛋白113210026

        10 個(gè)效應(yīng)蛋白獲得PHI和CAZymes 2個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)注釋,6個(gè)基因的注釋基因功能一致,例如JX18-4_002683的基因功能為糖苷水解酶,JX18-4_004928、JX18-4_005073、JX18-4_010703注釋為果膠裂解酶,JX18-4_005366注釋為果膠酯酶,JX18-4_008860注釋為阿魏酸酯酶。

        3" 討論

        本研究基于南方鐮孢菌株JX18-4的全基因組測(cè)序后的序列分析,共預(yù)測(cè)到115個(gè)效應(yīng)蛋白,其中獲得PHI數(shù)據(jù)注釋的效應(yīng)蛋白為14個(gè),獲得CAZymes注釋的基因?yàn)?6個(gè),這可能是由于大量真菌效應(yīng)子還未被發(fā)掘和報(bào)道,植物病原真菌效應(yīng)蛋白與寄主植物的互作機(jī)制研究報(bào)道還極不充分。14個(gè)PHI數(shù)據(jù)庫(kù)注釋的效應(yīng)蛋白中,10個(gè)被CAZymes數(shù)據(jù)庫(kù)注釋,其中6個(gè)基因的注釋功能一致,說(shuō)明本注釋結(jié)果具有較好的一致性。這些已報(bào)道、注釋到的基因在其他物種上影響著病害的發(fā)生程度,其是否影響玉米穗腐病的致病情況有待進(jìn)一步進(jìn)行研究。利用高通量測(cè)序技術(shù)預(yù)測(cè)分泌蛋白和效應(yīng)蛋白,能極大程度地為后續(xù)研究進(jìn)行前期篩選。隨著病原真菌和植物寄主間的互作機(jī)理研究逐漸深入,大量病原菌效應(yīng)蛋白將會(huì)不斷被鑒定和報(bào)道,合理利用預(yù)測(cè)出的115個(gè)南方鐮孢效應(yīng)蛋白序列,與已報(bào)道、影響致病力的效應(yīng)蛋白序列進(jìn)行序列比對(duì),將有利于闡明南方鐮孢菌與玉米的互作機(jī)制。隨著測(cè)序技術(shù)的發(fā)展,真菌全基因組測(cè)序價(jià)格快速降低,基于全基因組測(cè)序后的真菌效應(yīng)蛋白預(yù)測(cè),能大大加快真菌效應(yīng)蛋白的挖掘進(jìn)程。

        JX18-4_002683、JX18-4_003263和JX18-4_005485共3個(gè)基因注釋為無(wú)毒效應(yīng)蛋白,誘導(dǎo)過(guò)敏性壞死反應(yīng)。JX18-4_002683注釋到的基因MoCDIP4作用是誘導(dǎo)細(xì)胞死亡,包含1個(gè)糖基水解酶家族結(jié)構(gòu)域和1個(gè)真菌纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)域,C末端的纖維素結(jié)合結(jié)構(gòu)域在誘導(dǎo)細(xì)胞死亡中具有重要的功能[14]。JX18-4_003263注釋到的稻瘟病病菌基因MgSM1,無(wú)論是在真菌生長(zhǎng)還是在水稻的初侵染過(guò)程中都能組成型表達(dá),在擬南芥中通過(guò)上調(diào)防衛(wèi)基因的表達(dá)引起葉片的過(guò)敏性反應(yīng)[15]。JX18-4_005655注釋到的MoCDIP1基因的N端PbH1 motif基序功能為誘導(dǎo)植物細(xì)胞過(guò)敏性壞死[14]。這3個(gè)基因作為稻瘟病菌的無(wú)毒基因,侵入寄主細(xì)胞后,可能與植物細(xì)胞中的R基因發(fā)生互作,可誘導(dǎo)寄主產(chǎn)生過(guò)敏性壞死反應(yīng),從而導(dǎo)致寄主抗病。然而,南方鐮孢菌作為玉米穗腐病、玉米莖腐病、小麥赤霉病、水稻赤霉病和大豆莢枯?。?-7,16]的致病菌,是否會(huì)在玉米葉片、莖稈、籽粒組織中引起ETI免疫應(yīng)答反應(yīng)還尚待后續(xù)驗(yàn)證。廣西玉米育種家當(dāng)前極缺乏玉米赤霉穗腐病優(yōu)異抗源,筆者所在項(xiàng)目組前期已經(jīng)鑒定出CML287、CML362等極少量抗南方鐮孢菌穗腐病的玉米自交系,但其抗病機(jī)制尚不明確,從抗病自交系中發(fā)掘出與無(wú)毒效應(yīng)子互作的抗病基因,合理利用其劇烈的ETI防衛(wèi)反應(yīng)機(jī)制,對(duì)于玉米抗穗腐病育種具有重要價(jià)值。

        玉米籽粒中富含淀粉,主要存在于玉米胚乳中,纖維素主要存在于玉米的種皮和內(nèi)皮中,果膠作為一種半乳糖醛酸的聚合多糖,存在于玉米的種皮或細(xì)胞壁中。注釋到的部分效應(yīng)蛋白為潛在的淀粉、纖維素、果膠等物質(zhì)降解酶。植物病原真菌分泌到胞外的碳水化物酶是一類重要的活性蛋白,依據(jù)這些酶的氨基酸序列的保守結(jié)構(gòu)域,將這些活性酶歸入不同的蛋白質(zhì)家族,其功能結(jié)構(gòu)域可能通過(guò)作用于寄主的糖復(fù)合物、寡糖和多糖等方式,從而降解玉米籽粒中的多種物質(zhì)。26個(gè)獲得CAZymes注釋的效應(yīng)蛋白中,碳水化合物結(jié)合模塊(CBM)家族11個(gè),碳水化合物酯酶(CE)家族11個(gè)。JX18-4_004928、JX18-4_005073和JX18-4_010703等3個(gè)基因的PHI和CAZymes數(shù)據(jù)庫(kù)注釋均為果膠裂解酶,CAZymes數(shù)據(jù)庫(kù)注釋均為CBM1亞家族,CBM1亞家族被稱為纖維素結(jié)合模塊蛋白,例如,里氏木霉的Cel7A酶中含有該蛋白,EC分類號(hào)為3.2.1.176,其底物為纖維素[17]。

        南方鐮孢與禾谷鐮孢為禾谷鐮孢復(fù)合種的不同發(fā)育種[5],禾谷鐮孢菌模式菌株P(guān)H-1與本研究中南方鐮孢菌菌株JX18-4具有極高的共線性關(guān)系(另文發(fā)表),利用已報(bào)道禾谷鐮孢菌致病相關(guān)基因與南方鐮孢菌菌株JX18-4進(jìn)行序列比對(duì),基因預(yù)測(cè)會(huì)更為準(zhǔn)確。PHI數(shù)據(jù)庫(kù)注釋結(jié)果顯示,3個(gè)效應(yīng)蛋白的E-value值為0,JX18-4_005655、JX18-4_007996和JX18-4_008860對(duì)應(yīng)的物種均為禾谷鐮孢菌,說(shuō)明這3個(gè)效應(yīng)蛋白與注釋基因高度同源。只有JX18-4_007996注釋基因FGL1明確為侵染小麥赤霉病和玉米穗腐病的毒力因子,具有細(xì)胞外脂肪酶分解活性[18]。然而,禾谷鐮孢效應(yīng)蛋白與玉米靶標(biāo)蛋白互作調(diào)控玉米穗腐病抗性機(jī)制的報(bào)道尚不充分,亦未見(jiàn)南方鐮孢菌效應(yīng)蛋白相關(guān)的報(bào)道。本研究所預(yù)測(cè)出的115個(gè)南方鐮孢菌效應(yīng)蛋白,可能對(duì)禾谷鐮孢菌引起的病害亦具有一定參考價(jià)值。

        前人的研究已成功定位了大量玉米抗禾谷鐮孢菌引起的赤霉穗腐病QTL[19],卻未見(jiàn)明確抗赤霉穗腐病基因的相關(guān)報(bào)道。這可能是由于玉米的基因組較大,采用常規(guī)QTL定位方法,抗病QTL定位區(qū)間往往過(guò)大且表型解釋率較低,難以聚焦到寄主中與效應(yīng)蛋白互作的、免疫反應(yīng)相關(guān)的蛋白質(zhì)。為了闡明玉米抗病基因與鐮孢菌的互作機(jī)制,鑒定并明確南方鐮孢效應(yīng)蛋白,通過(guò)酵母雙雜交技術(shù),利用效應(yīng)蛋白作為誘餌,篩選與效應(yīng)蛋白互作的玉米靶標(biāo)蛋白,縮小候選抗病基因的篩選范圍。本研究結(jié)果可為南方鐮孢效應(yīng)蛋白與玉米靶標(biāo)蛋白互作機(jī)制、抗玉米穗腐病基因的挖掘及分子育種奠定基礎(chǔ)。

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