国际学术期刊《International Journal of Biological Macromolecules》发表了作物抗病性研究及应用创新团队完成的研究论文“MicroRNAs involved in the trans-kingdom gene regulation in the interaction of maize kernels and Fusarium verticillioides”。该研究采用小RNA测序、降解组测序和转录组测序的多组学联合分析等方法对miRNA在玉米与拟轮枝镰孢互作过程中的跨界调控机制进行了解析。研究结果可为安全有效预防及控制穗腐病提供新思路。
在玉米生产中，由拟轮枝镰孢（Fusarium verticillioides）引起的玉米穗腐病是玉米上的主要病害之一，该病不仅影响玉米的品质和产量，病原菌产生的伏马毒素对人和牲畜也有较强的毒害作用。目前对穗腐病的防治主要以化学防治和种植抗病品种为主，但是过量喷施化学杀菌剂不仅导致病菌产生耐药性，从而降低防治效果，同时药剂对环境的危害也引起了人们的普遍关注；另一方面，抗病品种的选育周期长，生产中抗镰孢菌的玉米资源匮乏，也不能满足育种需求。近年来，由跨界传递的sRNA介导的RNAi受到了广泛关注。其中miRNA作为一种长约21-22 nt的非编码RNA，可以在宿主植物和病原微生物之间发生跨界转运，从而影响植物抗性或病原菌致病性。然而，miRNA在玉米和拟轮枝镰孢之间的跨界调控机制仍不明确。
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基于此，本研究通过对接种拟轮枝镰孢0、4、12和72 h的样品进行小RNA测序，鉴定得到284 known和 6571 novel miRNAs，其中28个miRNA差异表达。降解组筛选得到差异表达miRNA在拟轮枝镰孢中的靶基因，KEGG富集分析结果显示，靶基因主要参与自噬和MAPK信号转导等多重途径。其中zma-miR528b-5p跨界靶向拟轮枝镰孢编码两次跨膜蛋白的FvTTP基因表达。并利用qPCR、烟草共转化和5’RLM-RACE试验验证了zma-miR528b-5p和FvTTP的互作关系，明确了zma-miR528b-5p在FvTTP中的切割位点。利用同源重组方法创制得到FvTTP基因缺失突变体，致病性结果显示，FvTTP影响病菌致病和产FB毒素能力，但是不影响病菌分泌胞壁降解酶，而是通过植物SA途径影响玉米抗病能力。 |
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博士生渠清、刘宁副教授和吉林省农业科学院苏前富副研究员为论文的第一作者，作物抗病性研究及应用创新团队曹志艳研究员和董金皋教授为共同通讯作者。该研究得到了华北作物改良与调控国家重点实验室自主研究课题、现代农业产业技术体系和河北省重点研发项目的资助。
文章链接：https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2023.125046
