小麦类受体蛋白基因TaRLP19 cDNA序列克隆及分析

为筛选小麦叶锈病抗病相关基因,以从小麦近等基因系TcLr19中获得的特异表达的168 bp cDNA-AFLP片段为靶序列,通过cDNA末端快速扩增(RACE)的方法获得2545 bp的cDNA序列,并在接菌的TcLr19叶片中进行RT-PCR验证,测序结果与RACE结果一致.tBLASTn比对发现该序列与预测的二穗短柄草的Receptor-like protein 2-like (LOC100825532)有67％的一致性(Expect=0.0).该基因包含一个2136 bp的开放阅读框,编码711个氨基酸;SMART分析表明其含有6个LRR结构域,属LRR-TM类型,推测其为假定的富含亮氨酸的类受体蛋白基因,暂命名为TaRLP19,GenBank登录号为(JN872563).半定量RT-PCR分析表明,该基因属组成型特异表达类型.为进一步研究叶锈菌与小麦TcLr19非亲和反应中类受体蛋白TaRLP19的功能及其表达调控机制等奠定基础.     

TcLr24小麦NBS-LRR同源基因的克隆与分析

目前已克隆的小麦抗叶锈病基因多数含有NBS类保守结构域,为克隆高抗叶锈病Lr24基因及其抗病相关基因,根据NBS保守结构域设计引物,对小麦抗叶锈病近等基因系TcLr24cDNA进行扩增,得到534bp的抗病基因同源序列。对该序列进行同源性检索并验证,获得1 408bp的电子延伸序列。以此通过RACE技术分别获取2 797bp和3 466bp的cDNA与gDNA全长产物,其翻译的蛋白质序列含有NBS保守区的P-loop、Kinase 2a、Kinase 3a、HD和LRR保守结构,与大麦等单子叶植物NBS类蛋白序列同源性较高,生物信息学分析表明其为稳定的亲水性蛋白,分子质量104.28ku,理论等电点6.15。半定量RT-PCR表明该片段所在基因序列为组成型表达。     

小麦-簇毛麦易位系6VS/6AL的RGAP分析

根据抗病基因保守序列合成7对RGAP引物扩增携带Pm 21基因的小麦-簇毛麦易位系6VS/6AL和感病品种Chancellor,结果只有R11R/R11F引物对在6VS/6AL中扩增出1 317 bp的多态性片段。在其他抗白粉病基因载体品系中检测不到该片段。回收、克隆、测序结果的Blast分析表明,该片段第1-199核苷酸、第520-792核苷酸2个区域与GenBank中的已知序列有较高的类似性,这些序列中均含有抗性蛋白的保守区域。与小麦抗叶锈病基因Lr10的序列(AY270159.1)比较结果显示,两区域的类似性达89%和86%。发现由该片段推定的氨基酸序列包含抗病基因的类似序列,有1个不完整的核苷酸结合位点(NB-ARC)。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源cDNA序列的克隆与表达分析

为获得小麦抗叶锈病相关基因,以小麦近等基因系TcLr19所构建的非亲和cDNA文库中获得的EST序列(Contig 914)为靶序列,用RT-PCR方法和cDNA末端快速扩增技术,分离克隆到片段为3 042bp的全长cDNA序列。序列分析表明该序列符合典型单子叶植物的CC-NBS-LRR结构模式,命名为TaNLR。该基因包含一个完整的2 739bp的开放阅读框(ORF),具有连续的Poly A尾和典型的加尾信号AATTAA。ProtParam程序预测表明该基因编码912个氨基酸。发育树分析显示该氨基酸序列与大麦的NBS-LRR类抗病基因蛋白同源性最高达89%。荧光定量PCR分析表明,在小麦与叶锈菌互作中,TaNLR基因受叶锈菌诱导下调表达。本研究在TcLr19小麦中成功获得了抗病同源基因,这为明确NBS-LRR在小麦抗叶锈病中的作用奠定了基础。     

叶锈菌与‘TcLr19’小麦互作体系中PR1基因的克隆及分析

利用RT-PCR和cDNA末端快速扩增技术(RACE),从被小麦叶锈菌诱导的抗叶锈病近等基因系材料TcLr19中获得1个病程相关蛋白1(Pathogenesis-related proteins 1,PR1)基因,暂命名为TcLr19PR1。该基因长度为810bp,包含495bp ORF区,编码164个氨基酸,基因产物具有植物防御体系中病程相关蛋白SCP保守结构域,与多个植物病程相关蛋白1基因具有较高同源性。利用半定量分析表明,TcLr19PR1基因受叶锈菌诱导后表达量变化明显,非亲和组合表达高于亲和组合。Southern杂交验证说明TcLr19PR1在小麦基因组中为低拷贝。利用‘中国春’缺体-四体系成功将该基因定位在小麦7D染色体上,为进一步明确叶锈菌与‘TcLr19’小麦互作体系中病程相关蛋白1基因的抗叶锈相关性奠定了基础。     

小麦CBL结合蛋白激酶TaCIPK31负调控TcLr37对小麦叶锈菌的抗性

CIPK是植物特有的丝氨酸-苏氨酸蛋白激酶家族中的一类SnRK3激酶(SNF1-related protein kinase3),一般与类钙调磷酸酶亚基B类蛋白CBL(calcineurin B-like protein)相互作用形成信号网络,从而在钙信号介导的生理生化过程中发挥作用。克隆获得小麦中CIPK基因家族的TaCIPK31,其全长1 350 bp,编码449个氨基酸,包含保守的激酶催化结构域及调控结构域,与已报道的粗山羊草、水稻等CIPK蛋白具有高度相似性。定量分析结果表明,TaCIPK31在小麦-叶锈菌亲和反应中显著上调诱导表达。烟草亚细胞定位表明该基因分布于整个细胞。通过病毒诱导的基因沉默研究发现沉默TaCIPK31后小麦材料TcLr37对叶锈菌毒性小种THTT抗性增强。此外,详细的组织学分析表明,TaCIPK31沉默植株中推迟了病原菌在寄主中的定殖。推测TaCIPK31在小麦抵抗叶锈菌侵染过程中起负调控作用,该结果对揭示CIPK蛋白激酶在小麦-叶锈菌互作体系的作用及分子机理提供参考。     

Cloning and Characterization of Full Length cDNA of a CC-NBS-LRR Resistance Gene in Sweetpotato

Conserved domain such as nucleotide binding site （NBS） was found in several cloned plant disease resistance genes. Based on the NBS domain, resistance gene analogues （RGAs） have been isolated. A full-length cDNA, SPR1 was obtained by rapid amplification of cDNA ends （RACE） method. Sequence analysis indicated that the length of SPR1 was 3 066 bp, including a complete open reading frame of 2 667 bp encoding SPR1 protein of 888 amino acids. Compared with known NBS-LRR genes, it presented relatively high amino acid sequence identity. The polypeptide has a typical structure of nonT1R-NBS-LRR genes, with NB-ARC, CC, and LRR domains. The SPR1-related sequences belonged to multicopy gene family in sweetpotato genome according to the result of Southern blotting. Semi-quantitative RT-PCR analysis showed SPR1 expressed in all tested tissues. The cloning of putative resistance gene from sweetpotato provides a basis for studying the structure and function of sweetpotato disease-resistance relating genes and disease resistant genetic breeding in sweetpotato. The gene has been submitted to the GenBank database, and the accession number is EF428453.     

23份中国小麦微核心种质抗叶锈性评价

【目的】探测23份微核心种质材料的抗叶锈性和可能携带的抗叶锈基因。【方法】选取12个具有鉴别能力的小麦叶锈菌生理小种对23份微核心种质进行了苗期和成株期的抗性鉴定以及基因推导,同时结合使用已经报道的能够用于抗病基因分子鉴定的分子标记对其进行进一步抗叶锈基因的分子检测。【结果】这些品种中除中国春表现感病外,其余22份种质均表现出较强的抗性。火球、老齐麦、凤麦11、山红麦、红和尚头、府麦、尕老汉和郑引4号含Lr34和未知抗性基因,中国春含Lr34,碱麦和小佛手含Lr1和Lr34,同家坝小麦和红花麦含Lr34和Lr32,克丰3号含有Lr10、Lr34、Lr16和Lr32,Atlas66含有Lr1、Lr2c和Lr32,烟农15含Lr1,可能含有Lr17,白条鱼含Lr26、Lr16、Lr42和LrZH84,木宗卓嘎含Lr26,可能含Lr14a,金黄麦含Lr1、Lr34和Lr32,云麦34含Lr26、Lr37和LrZH84,可能含有Lr15,百农3217含Lr1和Lr16,白朗灰麦和山麦可能含有未知抗叶锈基因。【结论】这些小麦微核心种质中含有比较丰富的抗叶锈基因,具有较好的抗叶锈性,是抗叶锈育种的重要资源。     

小麦NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

【目的】拟利用同源序列法分离小麦抗病基因同源片段。【方法】根据已克隆植物抗病（R）基因NBS-LRR保守区段设计两对引物，采用RT-PCR方法对小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr35 的RNA进行扩增。【结果】 获得了3个通读的小麦抗病基因NBS-LRR类抗病基因同源片段PS13-1、PS13-2和S2A2，长度分别为239bp、289bp和539bp，编码78、84和177个氨基酸。核苷酸比较分析表明，PS13-1和PS13-2与已克隆小麦抗白粉病基因PM3b同源性为91%；S2A2与大麦一个来源于mRNA的同源片段同源性为91%；经BLASTp比较，3个片段均含有NB-ARC保守结构域，与已知抗病基因I2C-1，L6，RPS2等相应区域相一致，具有抗病基因NBS特征结构域（P环、激酶2a等）。Northern杂交分析表明，3个同源片段在小麦叶片中为低丰度组成型表达。【结论】本研究在TcLr35小麦中成功获得了抗病基因同源序列，为最终克隆小麦抗叶锈病基因奠定了基础。     

30个重要小麦生产品种抗叶锈性基因分析

【目的】小麦叶锈病是影响中国小麦产量的重要病害之一,培育持久抗病品种可以经济、有效地控制该病害。论文通过基因推导结合系谱分析、分子标记及成株抗病鉴定对小麦生产品种中抗病基因进行鉴定,从而确定小麦品种中所携带的抗病基因。【方法】选用18个小麦叶锈菌菌系(PHGQ、THJT、PHJT、KHJS、PHJS、THTT?、KHHT、FHRT、FHJQ、PHTT、THTT?、PHTT、FHTR、FHHT?、FHHT?、TGGT、FHTT、FGMT)接种36个已知抗叶锈病基因载体品种和中国的30个小麦生产品种进行苗期抗叶锈病基因推导,进一步利用9个与已知抗病基因紧密连锁的特异性标记进行标记检测,同时系谱分析法确定供试小麦品种中所携带的已知抗叶锈病基因。为了鉴定小麦品种的成株抗性基因,在2014—2015和2015—2016年度将30个小麦品种、慢锈对照品种SAAR和感病对照品种郑州5389种植于河北农业大学小麦试验田和河南周口黄泛区农场试验田,田间用混合生理小种(FHRT、THTT、THJT)接种进行成株抗叶锈性鉴定,进一步运用软件IBM SPSS Statistics 19.0进行方差分析(ANOVA),根据苗期与成株期的侵染型排除具有主效抗性基因的品种,将田间最终严重度(当达到发病高峰时调查的严重度为最终严重度,final disease severity,FDS)明显小于或与慢锈对照SAAR无显著差异的作为慢锈品种,从而筛选出表现慢锈的小麦品种。【结果】基因推导、系谱分析结合标记检测结果表明,30个小麦生产品种中有4个品种(鄂恩5号、鄂麦14、陕229和西农979)含有抗病基因Lr1,10个品种(鄂恩1号、鄂恩5号、鄂恩6号、贵农16、陕225、陕354、陕715、陕合6号、陕麦509和陕农7859)携带有抗病基因Lr26,2个品种(陕225和小偃81)经分子标记检测含有慢锈抗病基因Lr46,另外还有3个品种(西农979、陕229和贵农16)可能含有基因Lr13,所有供试品种均不含Lr9、Lr10、Lr19、Lr20、Lr24和Lr34抗病基因。根据2年2点的田间抗叶锈病鉴定筛选出18个表现慢锈的品种,且方差分析结果表明各品种间和地点间差异均极显著,年份间差异显著,品种与地点间、品种与年份间差异均极显著,而品种与重复间和重复间均不显著,这表明小麦叶锈病抗性的表达受基因型和环境互作共同影响。【结论】30个小麦品种中共检测到Lr1、Lr26、Lr13和Lr46等4个抗叶锈病基因,其中Lr46为成株抗病基因,通过田间抗性鉴定共检测出18个品种可能携带成株慢锈基因,所有慢锈材料中可能含有未知成株抗叶锈病基因,需要进一步进行遗传鉴定。     

巨麦6号抗叶锈病基因的推导和分子定位

巨麦6号在田间表现出很好的抗叶锈性,鉴定其抗叶锈病基因对小麦抗叶锈病育种具有重要意义。在小麦苗期对36个含有已知抗叶锈病基因的对照品种和巨麦6号接种15个中国小麦叶锈菌小种进行抗叶锈病鉴定,推导巨麦6号中可能含有的抗叶锈病基因。以巨麦6号为抗病亲本与感病品种郑州5389进行杂交、自交获得F1、F2代群体,苗期利用叶锈菌小种FHBQ接种F2代群体进行抗叶锈病遗传分析。结果表明,巨麦6号中可能含有已知抗叶锈病基因Lr1,其抗叶锈性由1对显性的抗病基因控制。利用与Lr1共分离的STS标记WR003进一步检测F2单株DNA,结果显示,该标记与抗叶锈病基因共分离,进一步证实巨麦6号携带已知抗叶锈病基因Lr1。     

小麦品种‘武农148’和‘西农928’的抗叶锈病基因分析

本研究选用9个小麦叶锈菌菌系接种36个已知基因载体品种(系)、‘武农148’和‘西农928’进行抗叶锈基因苗期推导分析,在2014—2015和2015—2016连续两年两点对其进行成株抗叶锈性鉴定并结合苗期抗叶锈基因推导与系谱分析;利用9个与已知抗病基因紧密连锁的特异性标记进行标记检测,从而得出供试材料的抗性和携带的抗病基因。结果表明,‘西农928’中可能携带抗病基因Lr30、Lr42和携带有未知微效抗病基因,所检测的2个品种均不含抗病基因Lr1、Lr9、Lr10、Lr19、Lr20、Lr24、Lr26、Lr34和Lr46。针对西农928中含有的抗叶锈病基因,可作为小麦抗锈病育种中的抗源材料。     

两个中国小麦品种中抗叶锈基因的遗传分析和基因定位

【目的】确定来自四川的两个小麦品种绵阳351-15和SW8588所携带的抗叶锈基因,为选育持久抗锈品种提供理论依据。【方法】在苗期用15个叶锈菌生理小种接种小麦品种绵阳351-15、SW8588和30个含有已知抗叶锈基因的近等基因系,推导2个材料中所含有的抗叶锈病基因,同时以小麦抗叶锈品种绵阳351-15和SW8588分别同感病品种郑州5389杂交获得F1和F2代群体,用叶锈菌小种FHTT接种各亲本及其杂交后代,进行抗叶锈遗传分析,并利用SSR和STS标记进行抗叶锈病基因的分子定位。【结果】经苗期基因推导发现SW8588中含有未知基因不同于已知抗叶锈病基因Lr1,绵阳351-15中可能含有已知抗叶锈病基因Lr1。用叶锈菌小种FHTT接种各F1和F2代群体,2个F2代群体抗感单株分离比例均符合3﹕1的理论分离比例,表明2个亲本对小种FHTT的抗病性均由1个显性基因控制。经过分子标记分析,在小麦材料绵阳351-15中发现该抗叶锈基因与位于5DL的SSR标记barc144和wmc765连锁,其遗传距离分别为8.9和20.8 cM,并同Lr1的STS标记WR003共分离,确定在小麦材料绵阳351-15中对小种FHTT的抗病性由抗叶锈基因Lr1提供;经分子标记检测SW8588中含有1对显性的抗叶锈病基因,暂命名为LrSW85,该基因位于5DL染色体上与Lr1的STS标记WR003共分离,该抗叶锈基因可能是Lr1的等位基因或紧密连锁基因。【结论】通过基因推导、遗传分析和分子标记等手段,确定小麦材料绵阳351-15中含有抗叶锈基因Lr1;小麦材料SW8588中含有抗叶锈基因LrSW85,该基因可能为Lr1的等位基因或紧密连锁基因。     

小麦逆境胁迫相关基因Ta14S的克隆及表达分析

【目的】克隆与逆境胁迫相关的基因,通过对目的基因的表达分析进一步解析植物的抗逆机制,为小麦抗逆育种提供候选基因和理论依据。【方法】基于cDNA芯片数据获得的水分胁迫诱导上调表达基因EST序列,运用RACE技术进行cDNA全长克隆,采用生物信息学软件分析克隆基因的编码蛋白特性,并利用实时荧光定量PCR分析该基因在不同组织及不同胁迫处理条件下的表达模式。【结果】通过RACE扩增获得小麦cDNA全长序列（GenBank登录号：JN650603）,命名为Ta14S。该基因序列全长为1 056 bp,其中,5′端非编码区11 bp,3′端非编码区253 bp,开放阅读框为792 bp,编码263个氨基酸。序列比对发现其蛋白质序列包含1个蛋白激酶C的底物结构域、1个类膜蛋白结合域、1个转录因子结合域和1个核输出信号结合域,具有植物14-3-3蛋白的结构特征;运用实时荧光定量PCR进行Ta14S表达分析,该基因在小麦苗期根中表达量最高,在PEG和低温胁迫的任何时间点均稳定上调表达,在ABA和高温胁迫的6 h内其相对表达量均显著高于对照,推测Ta14S可能参与小麦ABA信号通路中对逆境胁迫的抗性反应。【结论】获得小麦Ta14S的全长cDNA序列,其编码蛋白包含与蛋白质互作的典型功能域;通过对Ta14S在干旱、高温、低温、ABA胁迫过程中的表达特性分析表明,Ta14S在小麦逆境胁迫中发挥着重要的调控功能。     

条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白TaPR10基因的克隆及特征分析

 【目的】克隆条锈菌诱导的小麦病程相关蛋白PR10基因,研究其在小麦成株抗条锈病防御反应中的作用。【方法】采用电子克隆、RT-PCR技术,从条锈菌侵染的小麦兴资9104中,分离病程相关蛋白10基因;采用生物信息学技术预测分析该基因的DNA序列结构及其编码蛋白的保守域及基本特性;利用实时荧光定量RT-PCR技术,分析该基因在小麦成株期和苗期受条锈菌CYR32侵染后的表达情况。【结果】分离到病程相关蛋白10基因,命名为TaPR10,ORF长483 bp,编码由160个氨基酸组成的蛋白质TaPR10;TaPR10不含跨膜区、无信号肽、定位在胞内,除具有典型的病程相关蛋白Bet_v_I家族保守结构域外,还有其它4类功能保守域;与小麦、高粱、玉米和水稻等4种植物PR10蛋白的氨基酸序列相似性在80%左右;TaPR10 DNA序列内部存在188至271位84 bp的内含子序列,其拼接位点序列具有GT-AG双核苷酸序列;TaPR10基因表达分析的结果表明,TaPR10基因在成株期和苗期反应中表达量均上调,成株期表达高于苗期。【结论】首次分离到一个条锈菌CYR32诱导的小麦TaPR10基因,该基因可能参与了小麦成株抗条锈病防御反应。     

458份小麦品种(系)抗病性状功能基因的KASP标记检测

[目的]研究不同小麦品种(系)抗病性状功能基因的分布状态,分析小麦品种(系)的抗病功能基因,为小麦抗病育种提供理论依据.[方法]利用KASP技术通过1个抗白粉病分子标记(Pm21)、1个抗条锈病分子标记(Yr15)和2个抗叶锈病分子标记(Lr14、Lr68),检测458份小麦品种(系).[结果]筛选出携带Pm21标记材...     

小麦TaLTR基因的克隆及初步表达分析

以小麦山融3号为试验材料,克隆了TaLTR cDNA序列(Low temperature-responsive RNA-bind-ing protein)。序列分析表明,TaLTR序列包含完整的ORF区,编码蛋白含有162个氨基酸,其氨基端包含一个RRM(RNA recognition domain)超家族保守的结构域,羧基端则富含甘氨酸;经半定量RT-PCR分析,表明TaLTR参与低温、干旱、盐胁迫逆境反应。     

山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因分析

１９９４～１９９７年间,利用２５个抗叶锈病小麦单基因系（或近等基因系）,对来自山西省１０个地（市）３１个县（市）的３３４个小麦叶锈菌株进行了测试,分析了山西省小麦叶锈菌群体的毒性基因频率。结果表明,毒性基因Ｖ１９的出现频率较低（２６３７％）,其对应的抗性基因Ｌｒ１９为目前山西省小麦叶锈菌的有效抗病基因。其次,毒性基因Ｖ１５,Ｖ２０,Ｖ２５的出现频率分别为７１５％,７６２５％,７８０８％,对应的抗性基因Ｌｒ１５,Ｌｒ２０,Ｌｒ２５具有一定的利用价值。除此以外,其余２１个毒性基因的出现频率均高于８１７４％,其对应的抗性基因为目前山西省小麦叶锈菌的无效基因,在小麦抗锈育种上没有重要利用价值。     

小麦抗叶锈基因Lr44的AFLP分子标记

利用AFLP技术借助于小麦抗叶锈近等基因系和TcLr44×ThatcherF2代分离群体材料,获得4个Lr44的分子标记,分别为Paag:Mcta300,Paac:Mcgt85,Paag:Mcta395和Paac:Mcgt90,与目的基因的遗传距离分别为0 01cM、1 1cM、3cM、2 2cM和2 8cM,为分子辅助育种、构建密集的遗传图谱、克隆Lr44以及研究基因编码特性等奠定基础。     

辣椒NBS类抗病基因同源序列的克隆与分析

辣椒RGA的分离将为进一步从辣椒中分离功能性抗病基因和抗病机理分析打下基础,为辣椒相关抗病基因的克隆提供依据。根据已知抗病基因保守氨基酸结构域设计简并引物,以高抗辣椒品种88为试材,通过PCR扩增抗病基因同源序列。结果表明:从辣椒基因组DNA中分离出1条辣椒抗病基因同源序列WD1。对其编码的氨基酸序列进行分析表明:该序列同时含有P-环(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3(GSRII)及HD(即GLPLAL)保守域结构,分离的辣椒抗病基因同源序列(RGA)与已报道的辣椒抗病基因同源序列A5和A13都有99%的同源性。