小麦对条锈菌入侵反应的超微结构研究

用电镜研究小麦细胞对条锈菌入侵反应发现,在吸器发育过程中,寄主细胞的细胞器,如细胞核、内质网、叶绿体、高尔基体等常与吸器相伴随,在吸器四周的寄主原生质中形成与侵染有关的管状复合体,该结构可直接与吸器外质膜相连接;寄主细胞可向吸器颈部四周分泌和沉积大量的胼胝质,并可将颈部完全包围.经细胞化学染色表明,胼胝质的主要成分为多糖.     

辣椒对小麦条锈菌非寄主抗性反应的组织学研究

通过组织化学方法对非寄主辣椒以及非亲和寄主小麦受小麦条锈菌侵染后的抗病性反应进行了比较研究。结果表明,小麦条锈菌在非寄主和非亲和寄主植物上都具有较高的萌发率,但是从气孔下囊的形成阶段开始差异明显。其中,小麦条锈菌在非寄主辣椒上形成的气孔下囊明显减少,吸器母细胞的形成数量也随之减少,且只能形成极少量的吸器,同时侵染点伴随有较多的H2O2积累和过敏性坏死反应(HR)的发生;与非寄主辣椒抗小麦条锈菌相比,小麦条锈菌在非亲和寄主小麦上,气孔下囊的形成率明显偏高,吸器母细胞和吸器形成率也较非寄主辣椒的高许多,但是H2O2的积累和过敏性坏死的程度都低于非寄主的。本研究表明,过敏性坏死反应的发生与H2O2的积累仍然是非寄主辣椒抗小麦条锈菌的主要机制,同时也阐明了非寄主抗性和寄主抗性可能是相似的。     

小麦品种(系)抗条锈病性鉴定及利用

根据生物间遗传学原理,分析了52个小麦品种(系)对13个条锈菌系的抗性反应。抗性最好的有贵农775A、92R137、92R149和92R178等4个品种(系),对13个条锈菌系表现为全抗;毒力频率低于40％的有13个品种(系)。CY26菌系的抗源品种(系)最多,有35个;CY32菌系的抗源品种(系)最少,仅有7个。总体而言,供试小麦品种(系)的抗条锈病性较差。     

不同小麦品种对条锈病的抗性评价

2005-2007年对毕节地区主栽的16个小麦品种进行了条锈病抗病性研究.结果表明,各品种间抗性存在明显差异,16个参试品种中,毕麦17号、黔麦15号、川农19号、毕麦16号、毕引88、毕燕普3号和黔麦16号对条锈病抗性表现为中抗至高抗,阿波、川麦107号表现为中感至高感,光头麦、吨半麦表现为高感,抗性表现较为稳定;川农18号、川农16号对条锈病抗性表现为中感至高抗,贵麦2号表现为高感至中抗,绵阳29号、内麦8号表现为中感至中抗,抗性表现不同年度间存在明显差异,生产上进行品种布局要根据当地实际进行科学选择.     

毕节地区小麦主栽品种对条锈病的抗性评价

小麦条锈病是毕节地区小麦上的重要病害之一,近年来,每年发生面积为3．33万hm2左右,损失产量约5 000t,严重制约着小麦生产的发展。为了摸清毕节地区小麦品种对条锈病的抗性情况,为品种的合理布局提供科学依据,控制病害发生危害,减少产量损失,我们于2004～2005年对毕节地区小麦主栽和引进品种进行了条锈病抗性鉴定试验。     

绵阳系统小麦品种抗条锈性分析

 绵阳系统小麦是我国大面积连续种植达10年的持久抗条锈病品种。研究表明，该系统品种持久抗条锈性由成株主效基因所控制，这些基因具有鲜明的小种专化性。基因推导及常规杂交检测证实，绵阳11与欧洲品种Hybrid46含有共同的成株抗条锈基因。本文分析和讨论了绵阳系品种持久抗病的原因及其今后在国内生产上的利用前途。     

基于亲本对条锈病敏感性预测小麦杂交种的抗性

[目的]通过亲本条锈病的抗性评价预测F1代杂交种的抗病性,增强杂交小麦抗病育种的可预见性.[方法]以CYR23、CYR31、CYR33、CYR344个小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)生理小种作为供试菌源,感病小麦品种铭贤169作为阴性对照,通过成株期混合接种,对13份恢复...     

基于亲本对条锈病敏感性预测小麦杂交种的抗性

【目的】通过亲本条锈病的抗性评价预测F1代杂交种的抗病性,增强杂交小麦抗病育种的可预见性。【方法】以CYR23、CYR31、CYR33、CYR34 4个小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)生理小种作为供试菌源,感病小麦品种铭贤169作为阴性对照,通过成株期混合接种,对13份恢复系(父本)材料和21份不育系(母本)材料及其F1代杂交种进行抗病性鉴定,并利用Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18、Yr26等抗条锈基因的分子标记或基因标记对其可能携带的抗条锈基因进行分子检测。同时通过半定量PCR方法在亲本及部分F1代植株的成株期进行条锈菌侵染量测定。【结果】所有材料均未鉴定到Yr5、Yr10、Yr15,Yr26多存在于四川品系,Yr9、Yr17多存在于北方品系,本研究所有恢复系材料均未鉴定到Yr18。亲本抗条锈基因在F1代杂交种得到了聚合,符合遗传规律,表明分子标记可以用于杂交小麦抗病辅助选育。来自四川的恢复系及其F1代杂交种整体表现优良抗性,推测其具有纯合显性的抗条锈基因,同时,这些小麦材料可以用于我国小麦抗条锈育种。F1代的...     

四川省常规小麦品种抗条锈基因推导初报

根据对已知毒性基因的26个不同毒性谱小麦条锈菌的反应，结合系谱分析，研究了四川省32个常规小麦品种所具有的抗条锈基因。结果表明，在已知的抗条锈基因中，Yr2所占比例最大，至少存在于川麦29等7个品种中，Yr9次之，存在于绵农5号等4个品种中，个别品种则具有YrA、Yr Sel或Yr 15，还有些品种可能具有未知的抗条锈基因或基因组合，但没有一个品种能够抵抗所有供试的26个条锈菌菌系，培育和推广具有有效抗条锈基因的新品种迫在眉睫。     

Histology and Ultrastructure of Incompatible Combination Between Puccinia striiformis and Wheat Cultivars with Low Reaction Type Resistance

The incompatible combinations between races of Puccinia striiformis and wheat cuitivars withlow reaction type resistance were examined by means of fluorescent microscopy, differential interference con-trast microscopy and electron microscopy. The incompatible combinations consisted of wheat cultivar Niuzhuteplus CY28, Hybrid46 plus CY29 and Tianxuan882 plus CY29, while the compatible combination was wheatcultivar Huixianhong plus CY28. The observation revealed a striking difference in the fungal development andthe host responses between susceptible and resistant wheat cuitivars following infection by the pathogen. Themain histological manifestation of the pathogen development in the resistant wheat cultivars include inhibitionof hyphal growth, delay of hyphal branching and colony formation, decrease of formation of haustorial mothercells and haustoria, and occurrence of host cell necrosis. The observation by electron microscopy demonstratedthat a series of abnormal changes occurred in intercellular hyphae, haustorial mother cells and haustoria dur-ing pathogen development in the resistant wheat cultivars. The cytoplasm became more electron-dense and vac-uoles in the cytoplasm increased in number and size. The cell walls of hyphae, haustorial mother cells werethickened irregularly. The organeiles were disorderly distributed in the cytoplasm and the haustorial mothercells and haustoria lost their physiological function. In the final stage of the pathogen development, the inter-cellular hyphae, haustorial mother cells and haustoria became necrotic and collapsed. The structural defensereactions such as formation of cell wall apposition, collar and encasement of haustorium were essentially morepronounced in the infected wheat leaves of the resistant cultivars than in the susceptible one. In addition, therelationship between the host resistance expression and the histological and cytological features occurred in theincompatible combination was discussed in this paper.     

成株抗条锈性小麦品种的筛选及应用前景

通过三年大田及室内试验,筛选出了我国成株抗条锈性的小麦品种47个.这些品种的抗性可分为三种类群:(1)高抗至免疫类型;(2)中抗类型;(3)介于高抗至中抗之间的类型,该类型的抗性表现取决于环境条件.并对成株抗条锈性品种的应用前景进行了评价.     

小麦条锈菌异核作用产生的一新菌系

在小麦条锈菌黄色和白色夏孢子菌系混合繁殖的群体中,筛选出一新的白化菌系。新菌系在鉴别寄主上的反应型明显不同于两原始菌系,其夏孢子芽管的多核率较原始菌系高,这些结果表明该新菌系是经异核作用产生的。本研究还发现,新苗系的多核率随继代转接而下降,但其毒性不变。     

小麦与条锈菌非亲和互作的cDNA文库构建及表达序列标签分析

【目的】了解小麦受条锈菌诱导后的基因表达情况,从分子水平揭示寄主与病原菌非亲和互作机理。【方法】以小麦品种水源11和条锈菌CY23号小种组成的非亲和组合为材料,利用SMART技术构建条锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库。随机挑取克隆测序,对其中获得的507条高质量表达序列标签（EST）进行生物信息学分析。【结果】得到原始文库的滴度为1.2×106 pfu•ml-1,扩增文库滴度2×109 pfu•ml-1,重组率97%,插入片段大小为0.4～3 kb。对获得的237个非重复序列进行BLAST分析,已知功能基因大部分与能量代谢、蛋白质合成修饰及 加工、转运、信号转导、防卫反应等相关。【结论】该cDNA文库质量较高,信息丰富,获得的已知功能基因中能量和代谢相关约占40%,抗病与防御相关约占17.1%,这些信息有利于在分子水平上研究小麦与条锈菌互作机制,为进一步克隆小麦与条锈菌互作中的相关重要基因及功能分析奠定基础。     

细胞壁连接的类受体激酶(WAK): 植物细胞壁与细胞质联系的重要蛋白

鉴定4个小麦WAKs/WAKLs基因,研究其响应条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)侵染的表达模式。

从小麦条锈病抗病材料云337和感病材料云402转录组差异表达的基因中筛选出4个WAKs/WAKLs基因,对其基因结构、蛋白质理化性质、保守结构域和进化进行分析,通过RT-qPCR验证4个基因在小麦接种条锈菌后的表达模式。

所鉴定的TraesCS1B02G004100、TraesCS6B02G459100、TraesCSU02G079300和TraesCS3A02G122300基因长度分别为3 194、5 117、3 208和2 934 bp,分别编码714、960、737和652个氨基酸,均包括胞外GUB结构域和胞内激酶结构域,均位于细胞膜。系统进化分析表明：TraesCS6B02G459100与水稻Os05g04460、TraesCSU02G079300与水稻Os02g02120、TraesCS3A02G122300与拟南芥AtWAKL15、TraesCS1B02G004100与大麦HORVU.MOREX.r3.5HG0503880的亲缘关系分别最近。激酶部位氨基酸序列分析表明：TraesCS1B02G004100和TraesCSU02G079300为与植物先天免疫机制相关的非RD激酶,TraesCS6B02G459100和TraesCS3A02G122300为RD激酶。基因表达分析表明：4个WAKs/WAKLs基因在小麦接种条锈菌后均差异表达,其中TraesCS1B02G004100在抗病材料中的表达被抑制、在感病材料中不表达。

TraesCS3A02G122300和TraesCSU02G079300在小麦与条锈菌亲和及非亲和互作体系中均差异表达;TraesCS6B02G459100和TraesCS1B02G004100仅在非亲和互作中特异表达。非RD激酶TraesCS1B02G004100表达受到抑制,其调控抗病性的功能和机制需进一步研究。

     

小麦慢条锈性表达的超微结构特征

 用透射电镜研究了小麦品种慢条锈性表达的超微结构。结果表明,慢锈性具有与低反应型抗锈性相同的过敏性坏死反应特征,但慢锈品种中寄主叶肉细胞坏死数目较少,仅部分地阻抑了病菌的扩展,病菌受抑、坏死程度轻。慢锈品种寄主细胞对病菌入侵的反应除发生过敏性坏死反应外,还产生了防卫反应结构物质,但此物质明显比抗病品种的少。因此认为慢锈性可能与小种专化抗锈性具有相似的机制,只是强度较低。     

Ultrastructure of Slow-Rusting Expression of Wheat to Stripe Rust

The ultrastructure of wheat cultivars with slow-rusting resistance expression to the stripe rust, Puccinia striiformis, was studied through TEM. The results show that slow-rusting has the same hypersensitive response characters with the low infection type resistance, but the mesophyll cell necrotized less in number, thereby only partially inhibiting the extension of rust fungus, and the fungus being inhibited and necrosed slighter in degree. Apart from the occurrence of hypersensitiveness, the response of the host cells in slow-rusting wheat cultivars to the infection of fungus also produces structural materials associated with defense reaction, but distinctly less than that in resistant cultivar. Thus, it is suggested that the slow-rusting resistance might have a similar mechanism with the low infection type resistance of race specificity,but with lower intensity.