80份国外春小麦种质资源抗条锈性评价

【目的】小麦条锈病是由小麦条锈菌（Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst）引起的世界范围内小麦重要病害之一,培育和种植抗病品种是控制该病害的最有效策略。评价80份国外春小麦种质资源对中国当前小麦条锈菌流行小种的抗条锈性,为中国小麦抗条锈病育种提供依据和抗源。【方法】应用中国流行小麦条锈菌生理小种CYR29、CYR31、CYR32、CYR33以及致病类型PST-HY8和PST-V26对80份国外小麦种质资源进行苗期温室抗病性鉴定,以铭贤169和AvS为感病对照品种;并于2013年和2014年分别在陕西省杨凌和甘肃省天水进行田间成株期抗病性鉴定。根据苗期和田间成株期的抗病性鉴定结果对其进行抗病类型分类和评价。【结果】80份小麦种质资源的抗病类型可分为3类。第1类为全生育期抗病类型,有8份。其中PI660067、PI660119和PI660122在苗期和田间成株期均表现较高水平的抗病性。其余5个品系PI660056、PI607839、PI591045、TA5602和PI660064在苗期则对个别小种表现感病,并且在不同年份和不同测试地点成株期也表现感病。第2类为成株抗病类型,有28份。其苗期对所有测试小种均表现感病,有23份在田间成株期均表现抗病。但PI660075、PI660083、PI660085、PI660097和PI660107在不同年份和不同测试地点成株期表现感病。第3类为兼具成株期和对部分中国小种失去抗性的全生育期抗病类型,有44份,其苗期至少对一个测试小种表现抗病。有37份在田间成株期均表现抗病。但PI660065、PI660076、PI660079、PI660080、PI660095、PI660096和PI610750在不同年份和不同测试地点成株期表现感病。【结论】80份国外小麦种质资源中大部分对中国小麦条锈菌流行小种表现优良的抗病性。这些种质资源可作为抗源在今后抗病育种中加以利用,将丰富中国小麦抗条锈病基因的多样性。可能由于不同年份田间流行小种不同,造成一些成株抗病品系在不同年份和不同测试地点表现感病,由此推测成株抗病性可能也具有小种专化性。     

远缘杂交衍生后代中筛选小麦抗条锈病新抗源

 针对小麦远缘杂交的一系列衍生系,在陕西杨凌人工条锈病圃(CYR32和CYR33混合小种)选择压力下,兼顾抗病性与农艺性状,经过连续6年系统选择,筛选了106份远缘杂交衍生后代选系。在此基础上,通过杨凌人工混合小种接种鉴定圃和甘肃天水自然诱发鉴定圃,对其进行成株期抗条锈病鉴定;利用当前流行小种CYR32、CYR33和G22-9进行苗期分小种鉴定;结合Yr26的分子标记检测评估抗源价值。建立基于成株期与苗期抗病性鉴定相结合,异地抗病表型鉴定与分子标记筛查的抗源筛选和评价体系。结果表明:106份远缘杂交后代衍生系中,筛选出54个能够抵抗包括G22-9在内的多个流行小种的选系;结合标记筛查结果,筛选到36份不含Yr26的抗病材料,其中4份为全生育期抗条锈病性类型(ASR),32份为成株期抗性(APR)类型。推测这些抗性选系可能具有抗条锈病新基因。     

应用基因芯片分析红蚰麦白粉菌胁迫条件下的基因表达谱

小麦农家品种红蚰麦携带1对显性抗白粉病新基因,暂命名为Pmhym。为了深入了解该品种抗病的分子机制,用豫麦13/红蚰麦的F₃代纯合抗病株系构建抗池,并对白粉菌接种后24 h的基因表达谱,采用Affymetrix小麦基因芯片进行分析,以白粉菌接种0 h为对照。在61 127基因微矩阵点中,有效差异表达Ratio值≥2或≤0.5的基因共5 282个,其中上调基因2 553个,下调2 729个。对上调序列的分类表明,功能明确的序列中39.81%与抗病/防御相关;下调表达基因中以能量代谢和抗病/防御相关基因比例最高,分别占26.71%和19.65%。上调表达在8倍以上的序列中81个的功能已知,其中包括病程相关基因、防卫反应基因、生成或清除活性氧的基因,以及抗病信号转导基因等。选取上调和下调表达8倍以上的共13个探针序列进行实时定量PCR验证,表明基因芯片数据具有良好的重复性。     

小麦内生枯草芽孢杆菌E1R-j胞外抗菌蛋白的分离纯化和性质

通过(NH4)2SO4分级沉淀、疏水层析、PAGE切胶电洗脱、阴离子交换层析从E1R-j发酵滤液中分离纯化得到抗菌蛋白j1.经测定,j1分子量为51.9 kDa,等电点为8.7.j1不能催化昆布多糖、壳聚糖、羧甲基纤维素的水解;但能催化酪蛋白水解,其相对蛋白酶活性为384.67 U/mL.j1对蛋白酶K不敏感,具有很好的热稳定性(121℃),在pH 5～9 范围内表现稳定.对供试的5种病原真菌,j1仅对小麦全蚀病菌和苹果轮纹病菌有抑制作用.其中,对小麦全蚀菌的抑制中浓度IC50为 0.14 μg/mL.     

安康小麦条锈病流行特点分析和季节流行动态曲线拟合

根据安康市农业技术推广中心小麦条锈病监测结果,分析安康市2001-2008年以来条锈病的发生特点和危害,并采用数理统计法检验条锈病流行动态模型.结果显示,安康市近8年来条锈病累计发病田块面积1.79×105hm2,累计产量损失8.54×107kg.品种单一化种植及病菌新小种的出现是近年来条锈病流行的主要因素.4月下旬的病叶率与产量形成有显著的相关性.通过拟合度的回归检测,得出冈珀茨模型拟合效果最好,从而为条锈病流行动态的定量研究提供借鉴.     

条锈菌效应子Pst30抑制植物的胼胝质和活性氧积累

 条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis f. sp. tritici,Pst)导致的小麦条锈病严重威胁着我国的小麦生产安全。解析病菌的致病机理,对开发病害防控技术与策略具有重要的指导意义。研究发现效应子是病菌重要的致病因子,揭示效应子调控寄主免疫机制可加深对病菌的认知。本课题组前期在全基因组筛选条锈菌效应子中获得了一个候选效应子基因Pst30,该基因所编码的蛋白N-端含有分泌肽,无明显功能结构域。qRT-PCR分析显示Pst30在条锈菌侵染小麦后12 h诱导表达,72 h诱导表达至高峰。利用农杆菌侵染在烟草中瞬时表达Pst30^ΔSP-GFP融合蛋白,发现Pst30^ΔSP定位在细胞质。在烟草中瞬时表达该效应子能够显著抑制Bax诱导的细胞坏死。利用细菌的Ⅲ型分泌系统在小麦中瞬时表达Pst30,能够抑制荧光假单胞杆菌引起的胼胝质积累,导致由无毒性条锈菌小种CYR23引起的小麦过敏性坏死面积和活性氧积累减少,菌丝面积和长度增加。推测小麦条锈菌效应子Pst30可抑制寄主植物的PTI(PAMP-triggered immunity, PTI)和ETI(Effectors-triggered immunity, ETI),促进自身的侵染。     

小檗公式在小麦条锈菌侵染过程中的表达特征

 小檗是小麦条锈菌的转主寄主,自然条件下在小檗上进行有性生殖不仅是条锈菌毒性变异的重要途径,也为病害的流行提供了初侵染源。目前条锈菌与小麦互作已经有较为细致深入的研究,而条锈菌与小檗分子互作的研究未见报道。NPR1是植物调控防卫反应的一个关键基因,本研究克隆得到小檗NPR1基因(BhNPR1),并对BhNPR1及其下游病程相关基因的表达模式进行了分析。与小麦NPR1基因受条锈菌夏孢子侵染诱导不同,BhNPR1的表达水平在条锈菌担孢子侵染小檗过程中保持稳定。另外,条锈菌侵染小檗过程中NPR1下游的病程相关基因BhPR5和BvPDF1.2a的表达量变化也不明显,而BhPR1和BhPR2则显著上调表达。这些结果表明BhNPR1及多个病程相关基因不参与对条锈菌的防卫反应,这可能是导致小檗先天免疫缺陷而成为多种锈菌共同的转主寄主。     

小麦条锈菌效应蛋白HASP2抑制寄主免疫反应

 由小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp. tritici,Pst)引起的小麦条锈病是小麦上的重要病害。研究小麦条锈菌在致病过程中分泌的毒性效应蛋白分子的功能,对揭示小麦条锈菌致病机理,进而研发病害防治新方法具有重要意义。前期在小麦条锈菌吸器转录组中筛选到一个高丰度表达的分泌蛋白基因HASP2。HASP2基因全长240 bp,其编码的蛋白质N端包含22_aa的信号肽,无跨膜区,无结构域。qRT-PCR显示HASP2在条锈菌CYR32侵染早期上调表达;农杆菌介导的烟草瞬时表达实验表明HASP2能够抑制由小鼠凋亡蛋白BAX诱导的烟草细胞坏死;利用细菌三型分泌系统(T3SS)将 HASP2在小麦中过表达,发现其可以抑制寄主PTI(PAMP-triggered immunity)相关胼胝质积累;同时对HASP2过表达的小麦接种无毒性菌系CYR23后,发现HASP2可以抑制寄主ETI(Effector-triggered immunity)相关活性氧积累和减少细胞坏死面积,但HASP2过表达对条锈菌的生长发育没有显著影响。     

枯草芽孢杆菌E1R j产抗菌脂肽发酵条件的优化

通过对Bacillus subtilis E1R-j产脂肽物质的发酵条件的优化来提高脂肽物质产量,从而为工业化生产奠定基础。在Landy培养基中,采用单因素试验法确定对E1R-j菌株产脂肽物质的影响因素及水平,结合响应面法确定最佳发酵条件。结果表明,温度40℃、培养基初始pH 9.0、接种量3.0%、装液量50mL、转速200r/min为最佳发酵条件。在最佳发酵条件下培养,粗脂肽物质的质量浓度达1.39g/L,是原发酵条件下质量浓度0.55g/L的2倍多。优化后的培养条件提高了B.subtilis E1R-j产粗脂肽物质的量,表明响应面法是一种快速、有效、简单的优化方法。     

2010年西藏小麦条锈菌生理小种群体结构与分析

西藏地区是中国相对独立的小麦种植区,小麦条锈病是西藏冬小麦上最重要的病害.长期以来,对西藏小麦条锈菌生理小种群体结构缺乏全面系统的了解.为了弄清西藏小麦条锈菌生理小种群体结构,本研究从西藏地区小麦条锈病发生的关键地区采集并鉴定了小麦条锈菌标样261份.西藏地区小麦条锈菌群体结构复杂,小种类型数多,主要优势小种以CYR32和CYR33为主,水源11类群为优势类群,Hybrid46类群结构简单,未发现CYR32以外的类型;CYR32之前的小种数较多、其中CYR17、CYR20、CYR31出现频率较高;西藏小麦条锈菌群体结构与内地有着较大的相似性,同时也有其自身的独特性,表现西藏小麦条锈菌优势小种组成与四川、云南两省相似,与青海省差异较大.推测西藏地区小麦条锈菌与四川和云南省存在较密切的菌源交流,与青海省交流较少.