玉米作为重要的粮食作物、饲料作物、生物能源作物以及工业原料，是我国种植面积最大并且产量最高的作物，对我国粮食安全起着举足轻重的作用。大田玉米常常会遭受多种病原真菌的侵害，拟轮枝镰孢菌（fusarium verticillioides）是其中危害面积最大、造成损失最为严重的病害之一。作为一种土传、气传、种传的病原真菌，拟轮枝镰孢菌可以引起多种流行性玉米病害（如苗枯、茎腐、穗粒腐、种腐等），并且产生真菌毒素-伏马菌素，对玉米的产量和品质造成巨大威胁。因此，提高玉米对拟轮枝镰孢菌侵染的抵抗能力，对于保证我国粮食安全、饲料安全至关重要。开展玉米拟轮枝镰孢菌抗性遗传研究、抗性种质资源鉴定、抗性qtl定位、关键基因功能解析以及抗性功能分子标记开发，对于解析玉米拟轮枝镰孢菌抗性形成遗传机制和创制抗病新种质具有重要意义。然而，目前在玉米拟轮枝镰孢菌抗性改良上，从种质资源创新与利用到遗传机理解析与分子育种等方面还十分缺乏。
该研究利用全基因组关联分析鉴定到两个显著的snp与拟轮枝镰孢菌种腐病显著相关，这两个位点位于一个植物表皮蜡质合成相关基因（zmwax2）区间内。过量表达zmwax2能够明显增加玉米叶片及种子表皮蜡质含量，从而显著提高转基因玉米对拟轮枝镰孢菌导致的种腐、苗枯及茎腐病抗性。相反，zmwax2功能缺失则会显著减少表皮蜡质含量、降低玉米对拟轮枝镰孢菌种腐、苗枯、茎腐病的抗性。在感染拟轮枝镰孢菌茎腐病时，过表达zmwax2的转基因玉米与非转基因对照相比，籽粒产量显著增加，同时种子内部拟轮枝镰孢菌侵染量显著降低。研究还发现在玉米遗传群体中zmwax2基因启动子区存在自然变异，其中两个7 -bp的dna小片段缺失会增加zmwax2的表达，从而导致对拟轮枝镰孢菌产生抗性。
张会勇团队致力于玉米拟轮枝镰孢菌抗性基因的挖掘和功能研究（zhou et al., 2020, genomics proteomics & bioinformatics；xu et al., 2022, molecular plant pathology；ma et al., 2022, plant disease），本研究通过zmwax2的功能解析为玉米拟轮枝镰孢菌病害广谱抗性改良提供了一个重要的基因资源。张会勇团队博士生马培培为该论文第一作者，张会勇教授和青年教师徐玉芳为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金和河南农业大学高层次人才基金的资助。
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