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    莖基腐病是一種嚴重危害小麥生產(chǎn)的世界性土傳病害。該病多發(fā)生于半干旱地區(qū)，在澳大利亞、美國、歐洲、南美洲等多個國家和地區(qū)均有相關(guān)報道。在我國，近年來莖基腐病在山東、河南等多個小麥主產(chǎn)省迅速蔓延，已成為制約小麥生產(chǎn)可持續(xù)發(fā)展的重要新發(fā)病害。研究表明，世界范圍內(nèi)大部分小麥材料對莖基腐病抗性較差，具有優(yōu)異抗性的種質(zhì)材料相對匱乏。通過連鎖分析、關(guān)聯(lián)分析和基因表達分析，國內(nèi)外科學家發(fā)掘到大量抗病相關(guān)位點和基因。然而由于小麥莖基腐病抗性遺傳基礎(chǔ)復雜、易受環(huán)境條件影響、表型鑒定較為困難等原因，目前已克隆的抗病基因較少。小麥抗莖基腐病相關(guān)分子機制研究有待加強。

    近日，中國農(nóng)業(yè)大學農(nóng)學院小麥研究中心在The Crop Journal在線發(fā)表了題為“Integrated transcriptome and metabolite profiling highlights the role of benzoxazinoids in wheat resistance against Fusarium crown rot”的研究論文。作者利用廣泛靶向代謝組技術(shù)結(jié)合轉(zhuǎn)錄組測序，對抗、感小麥品種接種我國黃淮麥區(qū)優(yōu)勢致病小種-假禾谷鐮刀菌（WZ-8A）20天和25天后的差異代謝物和差異基因進行了比較分析。接種后，兩個品種中多個與光合作用有關(guān)的基因顯著下調(diào)，小麥幼苗苗長降低，生長發(fā)育受到影響。檢測到的443種代謝物中，102種在接種后發(fā)生顯著變化，包括一批僅在抗病材料或者感病材料中差異表達的代謝物。其中，脯氨酸甜菜堿、月桂酸、綠原酸、核糖醇等代謝物在小麥莖基腐病抗性中可能發(fā)揮重要作用。

    苯并噁唑酮是植物體內(nèi)一種重要的次生代謝物，具有抗菌、抗蟲等重要生物活性，是近幾年的研究熱點。該研究中，接種初期抗病品種和感病品種中內(nèi)源2-苯并噁唑酮（benzoxazolin-2-one, BOA）和6-甲氧基-2-苯唑啉酮（6-methoxy-benzoxazolin-2-one, MBOA）含量均有所增加（圖1）。該通路中的相關(guān)基因在接種后也存在上調(diào)表達。體外和外源處理試驗中，BOA和MBOA均顯著抑制病原菌生長（圖 2）。因此，苯并噁唑酮類化合物在小麥莖基腐病抗性中具有重要作用。轉(zhuǎn)錄組測序發(fā)現(xiàn)，抗病品種中15個編碼茉莉酮酸酯ZIM結(jié)構(gòu)域蛋白（jasmonate ZIM-domain, JAZ）的基因均顯著下調(diào)，而在感病品種中JAZ基因上調(diào)表達。JAZ基因在抗病品種中的下調(diào)可以降低對茉莉酸信號通路的抑制作用，從而提高受茉莉酸誘導的下游相關(guān)抗病基因表達水平（圖3）。研究結(jié)果為揭示小麥抗、感莖基腐病分子機制以及抗性遺傳改良奠定了重要基礎(chǔ)。