茎基腐病是一种严重危害小麦生产的世界性土传病害。该病多发生于半干旱地区，在澳大利亚、美国、欧洲、南美洲等多个国家和地区均有相关报道。在我国，近年来茎基腐病在山东、河南等多个小麦主产省迅速蔓延，已成为制约小麦生产可持续发展的重要新发病害。研究表明，世界范围内大部分小麦材料对茎基腐病抗性较差，具有优异抗性的种质材料相对匮乏。通过连锁分析、关联分析和基因表达分析，国内外科学家发掘到大量抗病相关位点和基因。然而由于小麦茎基腐病抗性遗传基础复杂、易受环境条件影响、表型鉴定较为困难等原因，目前已克隆的抗病基因较少。小麦抗茎基腐病相关分子机制研究有待加强。

　　近日，中国农业大学农学院小麦研究中心在The Crop Journal在线发表了题为integrated transcriptome and metabolite profiling highlights the role of benzoxazinoids in wheat resistance against Fusarium crown rot的研究论文。作者利用广泛靶向代谢组技术结合转录组测序，对抗、感小麦品种接种我国黄淮麦区优势致病小种-假禾谷镰刀菌（WZ-8A）20 d和25 d后的差异代谢物和差异基因进行了比较分析。接种后，两个品种中多个与光合作用有关的基因显著下调，小麦幼苗苗长降低，生长发育受到影响。检测到的443种代谢物中，102种在接种后发生显著变化，包括一批仅在抗病材料或者感病材料中差异表达的代谢物。其中，脯氨酸甜菜碱、月桂酸、绿原酸、核糖醇等代谢物在小麦茎基腐病抗性中可能发挥重要作用。

　　苯并噁唑酮是植物体内一种重要的次生代谢物，具有抗菌、抗虫等重要生物活性，是近几年的研究热点。该研究中，接种初期抗病品种和感病品种中内源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（图1）。该通路中的相关基因在接种后也存在上调表达。体外和外源处理试验中，BOA和MBOA均显著抑制病原菌生长（图 2）。因此，苯并噁唑酮类化合物在小麦茎基腐病抗性中具有重要作用。转录组测序发现，抗病品种中15个编码茉莉酮酸酯ZIM结构域蛋白（jasmonate ZIM-domain，JAZ）的基因均显著下调，而在感病品种中JAZ基因上调表达。JAZ基因在抗病品种中的下调可以降低对茉莉酸信号通路的抑制作用，从而提高受茉莉酸诱导的下游相关抗病基因表达水平（图3）。研究结果为揭示小麦抗、感茎基腐病分子机制以及抗性遗传改良奠定了重要基础。

图 1　接种5～35 d新麦26和04中内源BOA和MBOA含量

图 2　体外和外源喷洒BOA、MBOA处理对假禾谷镰刀菌生长的抑制作用

图 3　接种20 d后新麦26和04中各基因表达显著差异

　　中国农业大学小麦研究中心2018级博士研究生段硕楠为该文第一作者，马骏副教授为通信作者。该研究得到国家自然科学基金项目（31872865）资助。     （来源：植物生物技术Pbj）

农药快讯, 2021 (11): 6-7.