文献类型： 中文期刊

作者： 夏茹 ¹ ; 陈泽辉 ² ; 祝云芳 ² ; 李永鹏 ¹ ; 谭洋 ¹ ; 陈通通 ¹ ; 赵玳琳 ³ ; 田山君 ¹ ;

作者机构： 1.贵州大学农学院

2.贵州省旱粮研究所

3.贵州省植物保护研究所

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.