新研究确定了玉米对西方玉米根虫抗性的遗传基础

农民陷入困境。西方玉米根虫可以破坏玉米田和利润 - 但“十亿美元虫”的种群已经停止响应杀虫剂和旨在抵御昆虫袭击的转基因玉米杂交种。但可能有希望。在一项新研究中，伊利诺伊大学的研究人员揭示了对西方玉米根虫的抗性的遗传基础，为开发能够抵抗这种蠕虫的非转基因玉米杂交种铺平了道路。

“我们之前的研究表明，中西部地区大多数农民种植的优良杂交种没有固有的抗性，”I大学作物科学系的玉米育种员马丁·博恩说道。“我们希望提高对西方的本土抵抗力玉米中的玉米根虫，不使用转基因。“

这项工作是在一个名为Germplasm Enhancement of Maize(GEM)的大型长期项目的背景下完成的，该项目旨在通过利用来自世界各地的玉米种质的遗传资源，使玉米育种者可用的工具多样化。

“我的一些同事研究产生更多的品系，一些研究营养特性。我们正在筛选抗虫性。没有那么多，但我们发现了一些。我们不得不研究来自阿根廷，巴西和加勒比地区的品系。群岛找到它，“Bohn说。

抗性玉米品系不能在美国这里释放。一方面，与中西部农民习惯种植的优良杂交种相比，这些植物是巨大的，长腿的巨人。它们也适用于非常不同的环境，并且不会在合适的时间开花以产生合理的产量。

通过跨越异域和精英品系，GEM创造了四分之一的外来基因的植物。其中几条线在其抗性水平方面仍然很有希望。

但该团队仍然不知道新线路为何具有抵抗力。“抗药性的遗传基础是什么?如果你发现了这一点，那么你可以通过更有针对性的方法更有效地筛选其他特殊材料的抗性，”Bohn说。

研究人员尚未找到抗性基因--Bohn表示这种特性可能过于复杂而无法归结为单一基因 - 但该研究小组已经确定基因组区域似乎有助于抵抗，使用一种称为QTL定位。各地区之间有一些共同的主题。

“当我们观察这些地区的其他基因时，其中一个共同点是抗坏血酸生物合成，”Bohn说。换句话说，解释西方玉米根虫抗性的一种机制可能是在植物中制造抗坏血酸。抗坏血酸合成途径产生损害摄食昆虫的自由基。

分析发现另一组可能参与抗性的基因，但这一基因稍微复杂一些。当西方玉米根虫幼虫在根上觅食时，一些玉米植物会将一种化合物释放到土壤中，这种化合物会使线虫攻击幼虫。第二组基因似乎与吸引那些线虫的化合物的制造有关。

“这非常重要，因为植物不能连根拔起去其他地方，所以他们必须使用其他机制来保护自己，”Bohn说。

结果是将天然抗性机制引入新的优良杂种的第一步，但在此之前需要进行更多的研究。Bohn警告说，研究中发现的天然抗性水平与转基因抗虫玉米的能力无法相提并论，至少目前还没有。

“我们的想法是，当你知道这些小的影响的基因的位置，也许有可能使它们一个共同的遗传背景。如果我们能够积累这些基因，随着时间的推移，我们可能会增加的水平阻力，使得它使农民种植它们的感觉。“