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新研究確定了玉米對西方玉米根蟲抗性的遺傳基礎(chǔ)

2019-05-10 09:58:12 ? 來源：

農(nóng)民陷入困境。西方玉米根蟲可以破壞玉米田和利潤 - 但“十億美元蟲”的種群已經(jīng)停止響應(yīng)殺蟲劑和旨在抵御昆蟲襲擊的轉(zhuǎn)基因玉米雜交種。但可能有希望。在一項(xiàng)新研究中，伊利諾伊大學(xué)的研究人員揭示了對西方玉米根蟲的抗性的遺傳基礎(chǔ)，為開發(fā)能夠抵抗這種蠕蟲的非轉(zhuǎn)基因玉米雜交種鋪平了道路。

“我們之前的研究表明，中西部地區(qū)大多數(shù)農(nóng)民種植的優(yōu)良雜交種沒有固有的抗性，”I大學(xué)作物科學(xué)系的玉米育種員馬丁·博恩說道。“我們希望提高對西方的本土抵抗力玉米中的玉米根蟲，不使用轉(zhuǎn)基因。“

這項(xiàng)工作是在一個(gè)名為Germplasm Enhancement of Maize(GEM)的大型長期項(xiàng)目的背景下完成的，該項(xiàng)目旨在通過利用來自世界各地的玉米種質(zhì)的遺傳資源，使玉米育種者可用的工具多樣化。

“我的一些同事研究產(chǎn)生更多的品系，一些研究營養(yǎng)特性。我們正在篩選抗蟲性。沒有那么多，但我們發(fā)現(xiàn)了一些。我們不得不研究來自阿根廷，巴西和加勒比地區(qū)的品系。群島找到它，“Bohn說。

抗性玉米品系不能在美國這里釋放。一方面，與中西部農(nóng)民習(xí)慣種植的優(yōu)良雜交種相比，這些植物是巨大的，長腿的巨人。它們也適用于非常不同的環(huán)境，并且不會在合適的時(shí)間開花以產(chǎn)生合理的產(chǎn)量。

通過跨越異域和精英品系，GEM創(chuàng)造了四分之一的外來基因的植物。其中幾條線在其抗性水平方面仍然很有希望。

但該團(tuán)隊(duì)仍然不知道新線路為何具有抵抗力。“抗藥性的遺傳基礎(chǔ)是什么?如果你發(fā)現(xiàn)了這一點(diǎn)，那么你可以通過更有針對性的方法更有效地篩選其他特殊材料的抗性，”Bohn說。

研究人員尚未找到抗性基因--Bohn表示這種特性可能過于復(fù)雜而無法歸結(jié)為單一基因 - 但該研究小組已經(jīng)確定基因組區(qū)域似乎有助于抵抗，使用一種稱為QTL定位。各地區(qū)之間有一些共同的主題。

“當(dāng)我們觀察這些地區(qū)的其他基因時(shí)，其中一個(gè)共同點(diǎn)是抗壞血酸生物合成，”Bohn說。換句話說，解釋西方玉米根蟲抗性的一種機(jī)制可能是在植物中制造抗壞血酸?？箟难岷铣赏緩疆a(chǎn)生損害攝食昆蟲的自由基。

分析發(fā)現(xiàn)另一組可能參與抗性的基因，但這一基因稍微復(fù)雜一些。當(dāng)西方玉米根蟲幼蟲在根上覓食時(shí)，一些玉米植物會將一種化合物釋放到土壤中，這種化合物會使線蟲攻擊幼蟲。第二組基因似乎與吸引那些線蟲的化合物的制造有關(guān)。

“這非常重要，因?yàn)橹参锊荒苓B根拔起去其他地方，所以他們必須使用其他機(jī)制來保護(hù)自己，”Bohn說。

結(jié)果是將天然抗性機(jī)制引入新的優(yōu)良雜種的第一步，但在此之前需要進(jìn)行更多的研究。Bohn警告說，研究中發(fā)現(xiàn)的天然抗性水平與轉(zhuǎn)基因抗蟲玉米的能力無法相提并論，至少目前還沒有。

“我們的想法是，當(dāng)你知道這些小的影響的基因的位置，也許有可能使它們一個(gè)共同的遺傳背景。如果我們能夠積累這些基因，隨著時(shí)間的推移，我們可能會增加的水平阻力，使得它使農(nóng)民種植它們的感覺。“

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