玉米抗白斑病菌侵染的主要生理机制及其谷胱甘肽过氧化物酶相关基因响应模式分析

文献类型： 中文期刊

第一作者： 夏茹

作者： 夏茹;陈泽辉;祝云芳;李永鹏;谭洋;陈通通;赵玳琳;田山君

作者机构：

关键词： 玉米;白斑病;生理响应;谷胱甘肽过氧化物酶相关基因;表达模式;生物信息学分析

期刊名称： 南方农业学报

ISSN： 2095-1191

年卷期： 2025 年 56 卷 005 期

页码： 1554-1565

收录情况： 北大核心 ; CSCD

摘要： [目的]探究玉米(Zea mays L.)白斑病对玉米叶片光合性状及生理指标的影响,以及谷胱甘肽过氧化物酶相关基因(GSH-Px)在白斑病病原菌胁迫下的表达模式,为玉米在白斑病菌胁迫下的功能和调控机制研究提供理论依据.[方法]在2个不同白斑病抗性玉米自交系(高抗ZHL908、高感QB2816)抽雄吐丝期进行人工接种白斑病病原菌试验,设无菌蒸馏水接种(CK)和病原菌接种(T)2个处理,于接种后0、48、72和168 h进行光合相关性状分析,测定过氧化氢酶(CAT)、过氧化物酶(POD)活性和谷胱甘肽(GSH)含量,实时荧光定量PCR检测ZmGSH-Px基因家族6个成员(GPX1、GPX2、GPX3、GPX4、GPX6和GPX7基因)的表达模式,并对其进行生物信息学分析.[结果]白斑病菌侵染导致玉米叶片的叶绿素相对含量(SPAD值)、最大荧光(Fm)、潜在光化学量子效率(Fv/Fm)、非光化学淬灭系数(NPQ)明显下降,胞间二氧化碳浓度(Ci)、GSH含量、CAT和POD活性明显上升.高抗自交系和高感自交系感病叶片的GSH含量和POD活性对白斑病菌的响应时间存在差异,分别在接种后72和48 h出现更明显的响应.白斑病菌侵染72 h后,2个自交系的净光合速率(Pn)、气孔导度(Gs)和蒸腾速率(Tr)均较CK显著(P<0.05)或极显著(P<0.01)下降.实时荧光定量PCR检测结果显示,接种病原菌后,6个基因呈现不同的响应模式,GPX1、GPX3、GPX4基因的表达模式和表达峰出现时间大体一致;GPX2、GPX6和GPX7基因在2个自交系中的表达模式存在明显差异.2个自交系中6个基因的相对表达量与各项理化指标的相关性存在差异,其中Pn、Ci和NPQ分别与2个自交系中不同的基因有较高的相关系数.生物信息学分析结果显示,6个基因分别分布在玉米的6条染色体上,并且具有不同的理化性质.[结论]白斑病导致玉米的光合性能受损,高感自交系较高抗自交系更早表现损伤现象,相关ROS清除酶和小分子抗氧化剂也更早做出响应,推测GSH和POD在玉米对白斑病的抗性差异中发挥重要作用.ZmGSH-Px基因家族6个成员对白斑病菌胁迫的敏感程度存在差异,推测GPX1、GPX3、GPX4基因是玉米系统性获得白斑病抗性的参与基因,GPX2、GPX6、GPX7基因是玉米特异性抗病性的参与基因.

分类号： S435.131

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