玉米抗甘蔗花葉病毒病基因Scmv1的功能和抗病機理

《玉米抗甘蔗花葉病毒病基因Scmv1的功能和抗病機理》是依託中國農業大學，由葉建榮擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：玉米抗甘蔗花葉病毒病基因Scmv1的功能和抗病機理
• 依託單位：中國農業大學
• 項目負責人：葉建榮
• 項目類別：面上項目

項目摘要

玉米甘蔗花葉病毒（SCMV）病是全球範圍內普遍發生的病害，嚴重危害玉米的生產。經過連續多年的研究、我們已完成了玉米抗SCMV主效基因Scmv1的精細定位，確定了抗病候選基因，獲得了候選基因功能互補載體的轉基因植株。在此基礎上，本項目將比較各種來源抗感不同自交系Scmv1候選基因的基因組結構，搜尋與抗性相關的序列位點，研究獲選基因基礎表達量與抗性的關係。將已獲得的轉基因T0代植株進行自交和雜交，後代群體接種SCMV，調查抗性，確定抗病基因Scmv1。同時將構建的候選基因RNAi干擾和過表達載體轉化玉米，接種SCMV，鑑定抗性，進一步明確Scmv1的功能。從抗病自交系1145中獲得Scmv1的全長cDNA，構建原核和瞬時表達載體，分析Scmv1編碼蛋白的生化和生物學功能。構建酵母雙雜交文庫，篩選與Scmv1編碼蛋白互作的蛋白，驗證其互作的真實性。以玉米原生質體為載體開展Scmv1編碼蛋白及其互

結題摘要

通過抗感不同自交系的BAC 文庫篩選和BAC測序，明確抗病候選基因ZmTrxh的基因組序列及其在不同抗感自交系中基因組序列差異，ZmTrxh的抗病和感病等位基因具有完全相同的基因編碼區和啟動子附近區，但具有不同的上游調控區。明確ZmTrxh的表達高低差異與抗性之間有直接關聯，表達量高的都表現出抗性表型。互補、過表達和RNAi 干擾的轉基因植株群體等田間和實驗室苗期接種實驗都明確證實該候選抗病基因ZmTrxh與玉米SCMV病毒病抗性成正相關。是Scmv1 抗病位點的效應基因。ZmTrxh的原核表達、蛋白純化以及生物化學分析，揭示抗病基因ZmTrxh編碼一個具有分子伴侶功能、但不具備典型的硫氧還功能的h型硫氧還蛋白，是我們前期Scmv1定位區段的效應基因，其表達豐度玉米對SCMV病毒病緊密正相關。ZmTrxh蛋白在硫氧還活性位點基序中缺少兩個經典的半胱氨酸，是玉米基因組中特殊的存在。正因如此，ZmTrxh不能還原二硫鍵，但具有很強的分子伴侶樣活性。玉米原生質體亞細胞定位實驗結果表明，ZmTrxh隨機分散於細胞質來抑制SCMV病毒 RNA的積累。而且，ZmTrxh介導的玉米SCMV病毒病抗性與SA和JA相關的抗病信號途徑沒有明顯關係。篩選酵母雙雜交文庫，獲得抗病基因ZmTrxh編碼蛋白的互作蛋白PEPC大亞基，並在菸草表皮細胞中以BiFC驗證二者在胞質中的互作。這可能與SCMV病毒侵染導致葉片黃化有關。同時還發現抗病基因ZmTrxh編碼蛋白還可以與SCMV病毒的P1蛋白互作。這些結果表明，抗病基因ZmTrxh可能在胞質中通過與病毒編碼蛋白直接互作同時也通過與宿主玉米細胞的PEPC大亞基互作而保護其功能，從而在胞質中抑制病毒繁殖同時保護宿主細胞被破壞，使得玉米表現出對SCMV病毒的抗性。探索抗病基因ZmTrxh參與調控的這些生理過程在玉米生產中的作用，為培育優良新品種服務。