小麦条锈菌cDNA文库构建和表达序列标签(ESTs)分析

 小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)是全世界范围内小麦生产上的重要病原真菌, 但是对小麦条锈菌的基因组和基因功能却了解甚少。为了促进小麦条锈菌基因组学的发展和大规模基因发现, 我们以噬菌体λTrip1Ex2为载体, 采用SMART技术构建了小麦条锈菌萌发夏孢子的cDNA文库。原始文库的滴度为1.1×10⁶pfu/mL, 平均插入片段长度为750 bp。从文库中随机挑取279个cDNA克隆测序, 分析发现这些ESTs的平均GC含量为45.08%。通过聚类分析, 279个ESTs拼接成31个contigs和80 singletons。BLASTx分析表明, 47%的ESTs与GenBank中报道的功能已知或未知蛋白具有相似性。tBLASTx分析表明12个uniseqs与EST数据库中的序列具有相似性, 其中9个是来自担子菌的cDNA文库。几个EST与已知的真菌致病相关基因具有高度相似性。RT-PCR分析了几个基因在小麦条锈菌侵染过程中的表达水平。这些结果为小麦条锈菌夏孢子萌发以及侵染寄主过程中的基因表达研究奠定了很好的分子生物学基础。     

云南景洪疣粒野生稻抗白叶枯病相关基因表达分析

从已经构建的白叶枯病菌胁迫的景洪疣粒野生稻抑制差减杂交文库(SSH文库)中筛选一批应答基因。通过测序比对,文库中抗逆基因占了绝大部分,涉及抗病、耐旱、抗冻、耐盐相关基因片段以及信号转导因子和植物激素调控蛋白等。其中NBS-LRR和STK类抗病基因各1个,ME207基因与泛素结合酶相似,与过敏性反应信号传导相关。ME022基因与金属硫蛋白MT2基因同源,通过降低细胞内的自由金属离子浓度阻止病症的进一步扩展。综合抗逆相关基因功能的分析,初步推断景洪疣粒野生稻高抗白叶枯病是以抗病基因、信号传导因子和其他抗逆相关基因共同调控的过程。     

四川省100个小麦品种(系)抗条锈病基因的 分子检测

 为了解四川省近年小麦生产品种和后备品种对条锈菌致病类型G22-83和流行小种CYR32、CYR33的抗性水平,明确已知的主要抗条锈基因在该地区小麦品种中分布状况,利用小麦条锈菌G22-83、CYR32和CYR33对四川省100个小麦品种(系)进行苗期抗病性鉴定;采用已知基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18 和Yr26的分子标记,对供试小麦材料进行抗性基因检测。结果表明,100个供试材料中,对CYR32 表现抗病的58份,占58%;对CYR33 表现抗病的63份,占63%;对G22表现抗病的43份,占43%;对CYR32、CYR33和G22均表现抗病性的品种(系)28个,占28%。供试小麦品种(系)中携带Yr9、Yr10、Yr15 和Yr26基因的材料分别有24份(24%)、9份(9%)、5份(5%)和26份(26%),所有供试品种(系)中未检测到Yr5和Yr18基因。     

小麦抗条锈病一致性数量性状位点(MQTL)图谱构建

 小麦条锈病是造成小麦减产和品质劣化的最重要病害,定位小麦染色体上一致性条锈病抗性基因/位点/区段是小麦条锈病抗性分子育种的重要基础。本研究对至今分子标记和遗传定位的342个条锈病抗性基因/位点/区段进行数据搜集整理,借助Maccaferr和Andrzej的参考图谱,基于元分析技术进行Meta-QTL(MQTL)检测,共获得194个小麦抗条锈病MQTL,包括74个与严重度(Disease severity, DS)相关,46个与反应型(Infection type, IT)相关、19个与病程曲线下面积相关(Area under disease progress curve, AUDPC)、28个与DS和IT共相关、6个与DS和AUDPC共相关、15个与IT和AUDPC共相关、6个与其他条锈病抗性性状相关。这些抗条锈病一致性QTL定位于小麦21条染色体上,呈非均匀分布,且部分MQTL集中成簇。通过与已发表的正式命名抗条锈病基因比较分析,发现大多数正式命名基因定位于MQTL簇区段,说明这些MQTL簇区段很可能是控制小麦条锈病抗性热点区域。控制小麦抗条锈病一致性QTL遗传图谱的构建为小麦条锈病抗性基因精细定位及抗病育种提供了遗传信息参考依据。     

小麦抗条锈病一致性数量性状位点(MQTL)图谱构建

 小麦条锈病是造成小麦减产和品质劣化的最重要病害,定位小麦染色体上一致性条锈病抗性基因/位点/区段是小麦条锈病抗性分子育种的重要基础。本研究对至今分子标记和遗传定位的342个条锈病抗性基因/位点/区段进行数据搜集整理,借助Maccaferr和Andrzej的参考图谱,基于元分析技术进行Meta-QTL(MQTL)检测,共获得194个小麦抗条锈病MQTL,包括74个与严重度(Disease severity, DS)相关,46个与反应型(Infection type, IT)相关、19个与病程曲线下面积相关(Area under disease progress curve, AUDPC)、28个与DS和IT共相关、6个与DS和AUDPC共相关、15个与IT和AUDPC共相关、6个与其他条锈病抗性性状相关。这些抗条锈病一致性QTL定位于小麦21条染色体上,呈非均匀分布,且部分MQTL集中成簇。通过与已发表的正式命名抗条锈病基因比较分析,发现大多数正式命名基因定位于MQTL簇区段,说明这些MQTL簇区段很可能是控制小麦条锈病抗性热点区域。控制小麦抗条锈病一致性QTL遗传图谱的构建为小麦条锈病抗性基因精细定位及抗病育种提供了遗传信息参考依据。     

西瓜与枯萎病菌非亲和互作相关基因的分离及表达分析

 从整体水平阐明西瓜对西瓜枯萎病菌1号生理小种的抗病分子机制和抗病相关基因的表达特征,以高抗枯萎病菌1号生理小种的西瓜品种“卡红(Calhoun Gray)”为试材,接种西瓜枯萎病菌和蒸馏水的根尖组织作为测验方(Tester)和驱动方(Driver),构建西瓜枯萎病菌胁迫的SSH-cDNA正向文库。利用反向 Northern 斑点杂交技术对文库中克隆进行杂交筛选。随机测序300个阳性克隆,序列比对分析,利用RT-PCR技术分析抗病相关基因的表达特性。259条EST成功测序,167条与已知基因具有较高的同源性,占全部ESTs的65.5%,其中与抗病和防卫相关的有64条23种,占24.7%;卡红对枯萎病菌1号生理小种的抗性相关基因主要涉及抗病信号传导、抗病防卫、转录因子、次生代谢合成和细胞保护等方面;Aquaporin和Peroxidase基因在接种后表达量均增加。Calhoun Gray对枯萎病菌侵染作出的反应是全方位多方面的,抗病相关基因主要集中在系统获得性抗性反应中,获得了一些Calhoun Gray与野生西瓜PI296341在与枯萎病生理小种1互作中差异表达的基因,为深入研究西瓜与枯萎病菌互作的分子机制以及关键基因的功能分析奠定基础。     

中国小麦条锈病菌鉴别寄主中4抗病基因遗传组成分析

中4是中国小麦条锈菌生理小种的重要鉴别寄主之一。采用常规杂交遗传分析法和花粉母细胞染色体镜检,明确中4抗条锈病基因遗传组成,并探讨利用中国春ph1b突变体分析小麦近缘属(种)抗条锈病基因。将中4分别与中国春ph1b突变体和感病品种铭贤169杂交,对亲本及其杂交后代进行苗期抗条锈性鉴定和遗传分析,发现中4对条锈菌小种CY31和CY32的抗病性由1对显性基因控制;通过等位性分析和抗谱比较,发现中4对小种CY32的抗病基因与T. spelta album、Moro及K733中的抗条锈病基因不同,对中国春ph1b突变体×中4组合的F2代植株染色体数目及其核型变化的研究表明,F2代单株的抗条锈性与来自中间偃麦草X组染色体增加有关,并导致F2单株染色体数目发生变化,且X组染色体在F2代群体对小种CY31表现为抗病和感病植株中随机分布。     

小麦抗叶锈病基因Lr38的RGA分析初报

小麦抗叶锈病基因Lr38位于中间偃麦草 (Agropyron intermedium)第7组的一条染色体上,是抗性很强的基因,国内外至今尚未发现对 Lr38有毒性的菌株,是一个应用潜力很大的抗病基因。通过对目前已克隆的抗病基因结构分析,大部分抗病基因存在一些保守区域,利用保守域序列设计简并引物,PCR扩增抗病基因相似序列(Re- sistance gene analogs,RGA),来进行抗病基因克隆是一条很好的途径。本研究根据已克隆基因的蛋白激酶类保守序列设计简并引物RAF3和RAR4,对TcLr38及感病亲本Thatcher进行PCR扩增,旨在明确与小麦抗叶锈病基因Lr38相关的蛋白激酶,为克隆Lr38奠定基础。     

小麦抗白粉病品种的基因分析与归类研究

 研究出用抗谱及抗谱的近似,分析小麦抗白粉病品种的基因与归类的方法,测试了152个小麦抗白粉病品种,归类出15个类群,共120个品种,分析了类群主效抗病基因,并根据测试结果分析提出,为聚合主效抗病基因,进行复合杂交,在选取抗病亲本对上,要掌握毒性频率低,抗谱上互补,抗病基因非等位三项基本原则,才能取得预期成效。抗谱、近似分析法快速,准确,能同时测量大量品种、获得较多可靠信息,适用于基因对基因专化性病害抗病品种的基因分析与归类。     

来自簇毛麦抗条锈病新基因的SSR标记

 用小麦条锈菌条中30号生理小种,对小麦抗病种质小麦-簇毛麦易位系V9128-1和铭贤169的杂交后代进行抗条锈性遗传分析,小麦-簇毛麦易位系V9128-1的抗病性符合1对显性抗条锈病基因控制。并根据F₂抗、感病单株分离比例组建抗感池,用SSR技术寻找与抗病基因连锁的分子标记。从121个SSR引物组合中筛选到2个与抗病基因YrV1(暂命名)紧密连锁的微卫星标记Xgwm566和Xgwm376,遗传距离分别为3.6和5.5cM;因此,该抗条锈病基因位于小麦3B染色体短臂上。这2个标记不仅能在小麦-簇毛麦易位系V9128-1中检测到,而且在抗病基因供体亲本簇毛麦中也能检测到。综合抗病基因来源和分子生物学试验结果,可以推断,YrV1很可能是1个来自簇毛麦并与已知抗条锈病基因不同的新基因。     

小麦条锈菌鉴别寄主尤皮Ⅱ号抗条锈性遗传分析

小麦品种尤皮Ⅱ号是重要的中国小麦条锈菌鉴别寄主.为研究尤皮Ⅱ号的抗条锈性遗传基础,将该品种分别与感病品种铭贤169及其它抗病品种杂交,获得各组合的F1、BC1和F2代群体.在温室对各组合亲本及F1、BC1和F2代群体进行了苗期抗性鉴定.结果表明,尤皮Ⅱ号对CY29菌系的抗性由两对隐性基因独立或重叠遗传控制;对CY23的抗性由两对显性基因互补遗传控制;对CY31的抗性亦由两对显性基因互补遗传控制,而对Su-1的抗性则由一对显性基因控制.抗CY29的两对基因不抗CY23、CY31和Su-1,因此将这两对基因暂定名为YrJu1和YrJu2.抗CY23的两对基因中,其中一对同时抗CY31和Su-1,该基因与Spaldings prolific中的一对基因等位或紧密连锁,将该基因暂定名为YrJu3;另一对则与抗引655中的一对抗性基因等位或紧密连锁,暂定名为YrJu4.YrJu1、YrJu2、YrJu3和YrJu4均与其它供试品种中的已知抗性基因不同.     

小麦条锈菌国际鉴别寄主Lee对中国条锈菌系CY23的抗性遗传分析

采用常规杂交方法,以国际小麦条锈菌鉴别寄主Lee与感病品种铭贤169杂交、自交、测交,获正、反交的F1、F2和BC1代。根据条锈菌小种的毒性谱,选用CY23单孢菌系,对其双亲及其杂交后代进行苗期抗性鉴定和统计分析,明确抗性基因数目、显隐性、互作方式和抗性特点。结果表明,在正交情况下,Lee对CY23菌系的抗性由1对显性基因和1对隐性基因互补控制,反交情况下也由1对显性基因和1对隐性基因互补控制,正反交分析结果一致,说明Lee对CY23的抗性属核遗传,由1对显性基因和1对隐性基因互补控制。通过对CY23毒性分析和对Yr7、Yr22和Yr23遗传特点研究,表明Lee对CY23抗性的1对显性基因和1对隐性基因分别为Yr7和Yr23,两者互补控制对CY23的抗性。在抗性鉴定中可用CY23区别Yr22与Yr23,并作为标准菌系用于基因推导分析。     

小麦品种C591的抗条锈性遗传分析

C591是原产于印度的普通小麦品种,苗期和成株期均对中国小麦生产上流行的条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)主要生理小种表现良好抗性。本文以感病品种Taichung29作母本、C591作父本通过杂交制备了F₁代、F₂代和BC₁代种子,用人工接种方法研究了C591及其杂交后代对小麦条锈菌不同生理小种的苗期抗性并进行了遗传分析。结果显示,C591与Taichung29杂交F₁代植株对小麦条锈菌条中19号、条中29号和条中32号小种均表现出与C591相似的高抗,说明C591中的抗条锈基因主要为显性表达。根据杂交F₂代、BC₁代植株的抗性分离情况和F1代植株及亲本的抗性表现,说明C591中至少具有3对抗条锈基因,针对条锈菌不同的生理小种其有效性是不同的。对条中32号小种的抗性受1对显性基因控制,对条中29号小种的抗性受1对显性基因和2对隐性基因的独立控制,对条中19号小种的抗性受2对显性基因独立控制。结果表明,C591作为抗源在我国小麦抗锈育种中具有较大应用价值。     

中国小麦条锈菌鉴别寄主维尔抗条锈性遗传分析

小麦品种维尔是中国小麦条锈菌重要鉴别寄主.将该品种分别与完全感病品种铭贤169和其它抗病品种杂交,获得各组合的F1、BC1和F2代群体及部分F3家系.在温室对各组合亲本及F1、BC1和F2代群体进行了苗期抗性鉴定.结果表明,维尔对CY17和CY23菌系的抗性由1对主效隐性基因控制.等位性分析表明,维尔中抗CY17和CY23菌系的基因与Triticum spelta album中的1对抗性基因等位或紧密连锁,将其命名为YrVirl.而维尔对Su-1的抗性则由1对显性基因控制,将其命名YrVir2.同时采用CY17和CY23菌系对铭贤169/维尔组合的48个F3家系进行了苗期抗性鉴定,根据平均抗性指数和样本方差将这些家系分为3组,卡方测验证明了维尔对上述两菌系的抗性由1对主效基因控制,同时还可能受微效基因的影响.     

条锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库构建及表达序列标签分析

 以小麦品种水源11和条锈菌CY31号小种为材料,用SMARTTMcDNA Library Construction Kit构建条锈菌诱导的小麦叶片cDNA文库。得到原始文库的滴度为6×10⁶pfu/mL,扩增文库滴度9×10⁹pfu/mL,重组率98%,插入片段在0.5~2.2kb。随机挑取600个克隆,测序获得594条高质量ESTs,与GenBank序列进行BLASTx分析,已知功能ESTs与植物同源比例最高,占44%;其次为真菌,占32%;有18%ESTs在GenBank中没有匹配的同源产物。蛋白功能分析表明,PIG28编码蛋白、ABC转运子、金属硫因、泛素、质膜H⁺-ATPase和氨基酸透酶等可能参与了寄主与病原菌互作过程。     

中国小麦条锈菌条中32号的命名及其特性

条中32号(原Hybrid46致病类型3，简称HY-3)是1991年首次在青海湟中的小麦品种红阿勃上采集到的。从其毒性基因谱、对生产品种的致病范围和近年来的出现频率衡量，预测其在以后一段时间内仍将是我国的主要优势小种之一，2002年经全国条锈菌生理小种监测协作组研究决定把HY-3命名为条中32号。条中32号小种的出现和近年来的持续发展对我国小麦条锈病发生和流行及抗病育种产生重要影响，将增加我国条锈病流行潜力并对生产构成一定威胁。今后应对其动态进行连续监测，并研究应对措施，如开展抗病预见育种、病害流行预测预报和防治等，综合治理其危害。     

小麦条锈菌鉴别寄主抗引655抗条锈性遗传分析

小麦品种抗引655是中国小麦条锈菌重要鉴别寄主。将该品种分别与完全感病品种铭贤169及其它抗病品种杂交，获各组合的F1、BC1和F2代群体。在温室对各组舍亲本及F1、BC1和F2代群体进行了苗期抗性鉴定。结果表明，抗引655对CY29菌系的抗性由2对显性抗条锈基因互补控制，对CY31和Su-1的抗性由1对显性基因控制。等位性分析表明，抗引655中抗CY29、CY31和Su-1的基因与Triticum speha album中的1对基因等位或紧密连锁。故而判定抗引655中除含有YrI外，还含有2对抗条锈基因，暂定名为YrKy1和YrKy2；YrKy1只抗CY29，YrKy2同时抗CY31和Su-1。系谱分析表明，抗引655中的抗条锈基因极有可能来自前苏联地方品种选育而成的旱熟36。     

三个小麦野生近缘种抗条锈性传递的初步研究

以当前小麦条锈病菌的优势小种条中２９ 号、３０ 号和３１ 号测定了小麦近缘植物长穗偃麦草、簇毛麦和华山新麦草及其各自与小麦的杂交后代的抗条锈性。试验结果表明,３ 个小麦近缘植物均含有宝贵的抗条锈基因,此类基因具有较强的传递性能,可在小麦遗传背景下高度表达,表现出良好的抗条锈性能,具有广阔的应用前景