一个黑麦碱基因Sec-1表达缺失的抗白粉病新材料的鉴定和抗源分析

小麦品系1002是经多年自交繁衍形成的稳定品系,对当前生产上流行的白粉菌生理小种表现苗期和成株期免疫抗性。为深入了解1002白粉病抗性的遗传基础,本研究对其抗性来源、遗传特性和细胞学背景进行了分析。结果表明,1002的白粉病抗性受一对显性基因控制,细胞核遗传,并能在感病品种中有效表达,与感病品种杂交F1代表现为免疫。1002是一个不含有中间偃麦草和簇毛麦遗传背景的黑麦碱基因Sec-1表达缺失的1BL/1RS易位系,其白粉病抗性基因与1BL/1RS染色体无关,与当前有效的白粉病抗性基因Pm37、Pm40、Pm43、PmCN17和PmL962并不相同。因此,推断1002携带一个新的抗白粉病基因。     

基因枪介导的小麦叶片瞬间表达体系的优化及应用

麦类作物的叶片单细胞瞬间表达是一种高效而快速的基因功能验证方法,尤其适用于麦类作物与白粉病菌的互作系统,但由于影响参数较多、参检基因表达频率低而尚未广泛应用。本研究使用绿色荧光蛋白(GFP)基因作为报告基因,对影响表达效率的多个转化参数进行优化,筛选出表达频率最高的参数组,即小麦叶片采用固体保鲜培养基固定,钨粉用量为每枪300μg,质粒DNA用量为每枪750ng,可裂膜氦压为1 350psi,可裂膜与受体膜距离6mm,受体与阻挡网距离6cm,与先前报道的方法相比表达频率有显著提高。应用上述参数在感病小麦品种离体叶片中过量表达一个已知具有抗白粉病功能的簇毛麦SGT1基因,结果表明该基因瞬间表达使互作细胞吸器指数降低,表现为对白粉病菌侵入和吸器形成具有抑制作用,在一定程度上增强了表达细胞对白粉病菌的抗性,使目标基因的抗性功能再次得到印证。本研究还进一步运用该优化体系开展瞬间表达介导的基因沉默(TIGS)实验,将携带抗白粉病基因Pm21的抗病小麦品种南农9918和感病小麦品种扬麦158中的内源SGT1和RAR1分别或同时沉默,结果显示南农9918的叶片表皮与白粉菌互作细胞的吸器指数增高,在一定程度上降低了表达细胞对白粉菌的抗性。而扬麦158中互作细胞的吸器指数较对照变化不显著。说明这两个基因均分别参与了Pm21介导的抗白粉病信号途径,且二者共同作用与白粉病抗性关系更加密切。     

小麦L699叶片受白粉菌胁迫后蛋白质的差异表达

为从蛋白组学角度认识小麦抗白粉病机制,以含有抗白粉病新基因Pm40的小麦品系L699为材料,采用蛋白质双向电泳和质谱技术(MALDI-TOF-MS)检测小麦叶片接种白粉菌24h后的差异蛋白。结果表明,经PDQuest软件分析,接种白粉菌后小麦叶片中有18个蛋白质斑点表达量上调,38个蛋白质斑点表达量下调。对表达量上调的蛋白质斑点进行质谱分析和数据库检索,共鉴定出15种蛋白质,其中13种参与防御反应、碳水化合物代谢和蛋白质周转。这些差异蛋白与抗病途径、植株生理过程密切相关,在小麦抗白粉病过程中起很重要的作用。     

小麦PR-1、PR-2、PR-5基因的白粉菌和水杨酸诱导表达分析及白粉病抗性研究

病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5是植物抗病基因介导的抗病反应和系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)中的标志基因。为了研究病程相关蛋白基因和水杨酸在小麦(TriticumaestivumL.)抗白粉病反应中所起的作用,以抗白粉病和感白粉病小麦品系为材料,在白粉病菌(Blumeria graminisf.sp.tritici,Bgt)诱导不同时间,或水杨酸处理不同时间后,用半定量RT-PCR技术检测了小麦叶片中PR-1、PR-2和PR-5基因的表达变化。结果表明,白粉病菌的侵染激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录。与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强。水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大。白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用。PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因。水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病信号传导途径中起一定作用。     

我国主要麦区101个小麦生产和区试品种（系）及高代品系抗白粉基因推导

为了明确我国小麦品种（系）中抗白粉基因的组成,利用基因推导法对来自我国主要麦区的101个小麦品种（系）进行了抗白粉病基因推导。结果表明,近一半的供试生产品种对所有供试菌株表现感病;供试的大多数区试品种具有有效地抗白粉基因,应加快这些抗病品种的大面积推广;近1/3的高代品系含有有效地抗白粉基因。供试小麦生产品种和区试品种（系）及高代品系中具有已知的抗白粉基因主要有Pm4b、Pm8、Pm2 Mld、Pm4a、Pm2、Pm2 6、Pm30等。此结果对于我国小麦白粉病的抗病育种和品种布局有重要的参考价值。     

小麦已知抗白粉病基因在河南的抗性评价及Pm2基因的标记追踪

为了明确已知抗白粉病基因在河南省小麦品种中的有效性,用采自河南省主要麦区的7个白粉病菌株(YuⅠ～YuⅦ)对39份含已知抗白粉病基因的小麦品种进行苗期接菌鉴定.结果表明:Pm1、Pm3a、Pm3b、Pm3c、Pm3d、Pm3e、Pm5a、Pm7、Pm8等基因对多数白粉病菌株抗性较差,Pm2、Pm4b、Pm6、Pm12、Pm17、Pm18、Pm19、Pm22、Pm24等基因对于少数菌株表现感病,Pm3f、Pm4a、Pm5(Mli)、Pm13、Pm16、Pm20、Pm21、Pm23等基因对全部菌株均表现抗病.聚合基因材料Maris Dove、Normandie和Arthur对7个白粉菌株均表现感病;而材料CI12632、Maris Huntsman 抗性表现良好.利用Pm2基因的SSR标记Xcfd81对这5个聚合材料进行检测,结果显示,标记Xcfd81在CI12632、Maris Huntsman中可以检测到与Pm2基因相同的特异带,而在Maris Dove、Normandie和Arthur中检测不到.     

陕西省2015-2016年小麦区试品种（系）的抗白粉病分析

为了明确陕西省2015-2016年小麦区试品种(系)的白粉病抗性,以陕西省各地采集的白粉菌混合菌系作菌源,分别在苗期采用人工接种、成株期诱发发病的方法对228份陕西省区试品种(系)和32份已知抗白粉病基因载体品种(系)进行抗性鉴定.结果表明,Pm4a、Pm4b、Pm13、Pm17、Pm18、Pm19、Pm21、Pm24、Pm30、Pm2+6、Pm2+Mld、Pm2+6+?、Pm5+6、Pm“XBD”基因对小麦白粉病表现免疫或高抗;Pm3a、Pm3b、Pm6、Pm4+8、Pm4b+Mli、Pm4+2+?基因对小麦白粉病表现出较弱的抗性,其他基因对供试菌系没有抗病性.228份区试品种(系)中,大多数对白粉病表现为感病,仅有14份在苗期和成株期均表现抗病,33份仅在成株期表现抗病,分别占区试品种(系)总数的6.14％和14.47％.     

小麦PR-1、PR-2、PR-5基因的白粉菌和水杨酸诱导表达分析及白粉病抗性研究

病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5是植物抗病基因介导的抗病反应和系统获得抗性(systemic acquired resistance,SAR)中的标志基因.为了研究病程相关蛋白基因和水杨酸在小麦(Triticum aestivum L.)抗白粉病反应中所起的作用,以抗白粉病和感白粉病小麦品系为材料,在白粉病菌(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)诱导不同时间,或水杨酸处理不同时间后,用半定量RT-PCR技术检测了小麦叶片中PR-1、PR-2和PR-5基因的表达变化.结果表明,白粉病菌的侵染激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强.水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大.白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用.PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因.水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病信号传导途径中起一定作用. 激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录激活得更快、更强.水杨酸处理显著激活了PR-1和PR-5的转录,但对PR-2的转录影响不大.白粉病菌和水杨酸均能显著激活和增强PR-1和PR-5的表达,但白粉病菌的作用更强,说明PR-1和PR-5基因在小麦抗白粉病反应中起重要作用.PR-1和PR-5可以作为小麦SAR的标志基因.水杨酸处理后周麦18和中国春的白粉病抗性得到提高,提示水杨酸在小麦抗白粉病 号传导途径中起一定作用. 激活和显著增强了病程相关蛋白基因PR-1、PR-2和PR-5在周麦18中的转录.与感病品系相比,PR-1和PR-5在抗病品系中转录     

分子标记辅助小麦抗白粉病基因Pm21和Pm13聚合育种

为了获得同时具有抗白粉病基因Pm21和Pm13的材料,利用与抗白粉病基因Pm21和Pm13共分离或紧密连锁的分子标记SCAR1400、CINAU161650和SCAR564、BE398268,对分别含Pm21和Pm13的小麦品系杂交F2代进行检测。结果表明,在764个F2代单株中,能同时检测到显性标记SCAR1400和SCAR564的有404株,阳性率为52.9%,经标记CINAU161650和BE398268检测,同时携带纯合Pm21和Pm13的单株有47株,阳性率为6.15%,两个显性抗病基因在F2代群体中的分离比例符合孟德尔独立分配定律。获得的聚合单株可作为小麦抗白粉病育种的亲本资源。     

小麦抗白粉病基因 Pm4的分子标记辅助育种研究

Pm4是我国目前有效的小麦抗白粉病基因之一,该基因对陕西关中当前流行的白粉病菌系关中4号表现高抗。本研究利用与Pm4基因紧密连锁的STS470分子标记对7个小麦品种间的6个杂交组合F3代单株进行分子标记检测并结合田间抗性鉴定筛选出抗病单株14个。对由这14个单株衍生出的64个F5代品系进行分子检测和田间抗性鉴定,发现53个品系表现抗病,占总品系的82.81%,其中51个抗病品系可以检测到与Pm4基因紧密连锁的STS470特异带,占总品系的79.69%。本研究结果表明,STS470是Pm4基因的可靠标记,可有效的用于分子标记辅助育种。     

我国主要麦区101个小麦品种（系）的抗白粉病基因推导

为了明确当前我国小麦品种（系）中抗白粉病基因的组成,利用基因推导法对来自我国主要麦区的１０１个小麦生产品种、区试品系和高代品系进行了抗白粉病基因推导。结果表明,近一半的供试生产品种对所有供试菌株表现感病;供试的大多数区试品系具有有效的抗白粉病基因;近１／３的高代品系含有有效的抗白粉病基因。供试小麦生产品种和区试品系及高代品系中具有已知的抗白粉病基因主要有Ｐｍ４ｂ、Ｐｍ８、Ｐｍ２＋Ｍｌｄ、Ｐｍ４ａ、Ｐｍ２、Ｐｍ２＋６、Ｐｍ３０ 等。     

小麦抗白粉病基因及其分子标记研究进展

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一、应用抗病品种是防治该病的十分经济、有效的措施。近年来分子标记技术的发展为小麦抗白粉病基因的研究提供了极大的方便。目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因31个．其中对20个基因位点的25个抗白粉病基因进行了标记和作图。本文对小麦抗白粉病基因染色体定位、来源、评价利用及其分子标记研究现状进行了综述,并对分子标记在小麦抗病遗传育种中的应用进行了探讨。     

引进小麦白粉病二线抗源的鉴定与改良利用

针对我国小麦推广品种白粉病抗源单一的问题,从美、英等国引进Y um a/8*Chancellor、TP 114、C I12633和M aris D ove等白粉病二线抗源,经连续多年的流行菌种诱发鉴定和生理小种接种鉴定,这些抗源抗白粉病性强而稳定,证明Pm 4a、Pm 2 Pm 6和Pm 2 M ld基因在江苏为有效抗病基因。以这些二线抗源作为抗白粉病供体,开展抗源改良和兼抗种质的创新研究,获得了宁麦资19~宁麦资32、宁麦资57~宁麦资65等一批抗性稳定、育性和农艺性状得到明显改良、育种上可以直接利用的新种质。利用这些二线抗源或创新种质为亲本,已经选育出扬麦10号、扬麦11号、扬麦12号、扬麦13号等系列品种,并已在生产上累计推广种植280.4万hm2。