陕西省小麦不同部位镰刀菌分离鉴定及毒素化学型分析

为明确陕西省小麦不同部位镰刀菌种群结构及其毒素化学型，于2022年小麦灌浆期分别从陕西省渭南市、宝鸡市、咸阳市、西安市采集小麦穗部、茎秆以及茎基部具有明显病状的样品，采用单孢分离法获得镰刀菌菌株，并使用分子生物学鉴定其种群结构及毒素化学型。结果表明，从采集的样本中共分离到156株镰刀菌菌株，其中发生在穗部的赤霉病以及发生在茎秆的秆腐病的优势病原菌均为禾谷镰刀菌（Fusarium graminearum），主要以15-ADON化学型为主；发生在茎基部的茎基腐病的优势病原菌为假禾谷镰刀菌（F.pseudograminearum），其15-ADON和3-ADON化学型占比差异不大；未检测到NIV毒素化学型的镰刀菌。以上结果说明，小麦不同部位对镰刀菌毒素化学型可能不存在选择性，小麦茎基部与穗部和茎秆的镰刀菌毒素化学型不同，原因可能是由优势病原菌不同造成的。     

小麦新抗源抗锈性评价和SSR位点遗传多样性

为了解小麦条锈病新抗源兴资9104、品冬34、秦农142、彬旱355的抗病性及遗传基础,对其苗期和成株期分别进行抗条锈性鉴定,并以小麦全基因组SSR标记为工具分析了新抗源与四个感病材料(Avocet S、铭贤169、790-149-34、中国春)间的遗传多样性。结果表明,兴资9104、品冬34、秦农142、彬旱355对当前条锈病流行小种具有全生育期或成株期抗性; 在975个SSR多态性位点共有3 390个等位性变异,每个位点平均等位变异3.48;全基因组和A、B、D基因组范围聚类结果基本一致,8个材料可分成三类,其中品冬34遗传背景与其他材料差异较大;随机抽取部分标记进行标记数量累加聚类,标记数量愈多,聚类结果愈稳定可靠。     

小麦条锈菌夏孢子保存时间及存活力评价

为在RNA水平上快速检测小麦条锈菌夏孢子的存活力和致病性,选取-20℃下保存1年和10年的菌株,检测小麦条锈菌夏孢子RNA产量和完整性,并通过室内人工接种实验鉴定其致病性。结果表明,RNA产量高于600 ng·mg^-1的夏孢子具有致病性,低于600 ng·mg^-1的夏孢子均已丧失致病性;RNA完整性好的菌株,其存活力高,潜育期和致病性与新鲜夏孢子基本一致,RNA完整性差的菌株存活力低,潜育期延长,致病性弱;RNA严重降解的菌株存活率极低或失活,完全丧失致病性。因此,通过检测小麦条锈菌夏孢子RNA的产量和完整性可以评估其存活力和致病性。     

2016-2017年陕西省小麦区试品种（系）综合抗病性鉴定与评价

为了解2016-2017年陕西省区试的137份小麦品种(系)对条锈病、白粉病和赤霉病的综合抗病水平,以当前我国小麦条锈病主要流行小种CYR32、CYR33和CYR34混合菌株、小麦白粉菌混合菌株和小麦赤霉病强致病力菌株为病原,对区试品种(系)进行成株期人工接种鉴定。结果表明,137份区试材料中,有2份材料对条锈病、白粉病和赤霉病兼具抗性,占供试材料的1.5%,分别为西农238和西农928;6份材料对条锈病和白粉病兼具抗性,占供试材料的4.4%;对条锈病、白粉病和赤霉病表现高抗的材料（含免疫/近免疫）分别占供试材料的34.3%、2.9%和0.7%,中抗品种分别占35.0%、4.4%、33.6%,中感品种分别占21.9% 、8.0% 、30.7%,高感品种分别占8.6%、84.7%、35.0%。陕西省区试小麦品种（系）对条锈病的抗性整体较高,对白粉病和赤霉病的抗性相对较差。     

小麦条锈菌泛肽-核糖体蛋白S27a基因的鉴定与表达分析

从小麦条锈菌吸器cDNA文库中鉴定到一个泛肽-核糖体蛋白S27a(Ubiquitin-ribosomal protein S27a,UBRS27a)基因,命名为PsUBRS27a。该基因开放阅读框为480bp,编码包含159个氨基酸残基的蛋白质,其氨基酸序列含有典型的UBRS27a蛋白所具有的ubiquitin和Ribosomal_S27结构域;序列比对发现UBRS27a蛋白在不同物种中高度保守,但PsUBRS27a蛋白在进化上与柄锈菌属的UBRS27a蛋白亲缘关系最近;种内多态性分析发现PsUBRS27a基因在不同小麦条锈菌菌系中的序列非常保守,无核苷酸变化;实时荧光定量PCR结果表明,PsUBRS27a基因在条锈菌侵染小麦过程中呈上调表达趋势,高峰期为接种后168h。     

小麦TaCTSB基因在小麦-条锈菌互作中的功能研究

为明确小麦组织蛋白酶B基因TaCTSB在小麦与条锈菌互作中的功能,采用PCR技术扩增获得TaCTSB基因的完整编码区序列;通过qRT-PCR技术检测TaCTSB基因的表达情况;利用农杆菌介导瞬时表达体系在烟草叶片上进行亚细胞定位,并验证其是否能够诱导细胞坏死;利用VIGS技术瞬时沉默TaCTSB,解析其对小麦与条锈菌互作的影响。结果表明,TaCTSB基因编码344个氨基酸,N端含有1~19 aa的信号肽,无跨膜结构;qRT-PCR结果显示,TaCTSB基因在小麦与条锈菌非亲和互作早期上调表达。瞬时表达分析发现,烟草叶片上瞬时表达TaCTSB基因能够诱导细胞坏死,且质壁分离后TaCTSB分泌到细胞外。在TaCTSB瞬时沉默植株上接种条锈菌毒性小种CYR31,产孢量变化不显著;而接种条锈菌无毒性小种CYR23,产孢量升高;组织细胞学观察发现,在小麦叶片中瞬时沉默TaCTSB,其活性氧面积和坏死面积显著下降,菌丝面积及菌丝长度均有所增加,表明沉默TaCTSB减弱了小麦对条锈菌的抗性。     

普通小麦DH群体条锈病抗性鉴定及抗病基因的分子检测

为了给小麦抗条锈病育种提供参考,对源自普通小麦杂交组合（西农1376×WT212）×花育888的DH群体进行了条锈病抗性鉴定及抗病基因的分子检测。结果表明,DH群体中对当前小麦条锈菌流行小种条中32（CYR32）具有苗期抗性的株系占50.7%,具有成株期抗病性的株系占51.8%。此外,利用对 Yr10、 Yr15和 Yr26基因有效的分子标记在群体中的检测结果表明,该DH群体中有141个株系（51.5%）含有 Yr10基因,但没有检测到 Yr26和 Yr15基因的存在;含有 Yr10基因的株系均为DH群体中对CYR32具有抗病性的株系,反应型为免疫~中抗（IT：0~2）,表明 Yr10基因对我国当前条锈病流行小种具有良好的抗性。     

小麦条锈菌效应蛋白Hasp58抑制植物免疫的功能分析

为明确小麦条锈菌吸器特异表达效应蛋白Hasp58抑制植物免疫的功能,利用PCR获得Hasp58的全长cDNA序列;借助生物信息学软件预测Hasp58的信号肽;将Hasp58构建到pGR106载体用于农杆菌（Agrobactrium tumefacien）介导的烟草瞬时表达系统,明确Hasp58抑制细胞坏死的毒性功能;将Hasp58构建到pCambia1302载体用于烟草细胞定位,明确Hasp58定位情况;将Hasp58构建到pEDV6载体用于荧光假单胞杆菌（Pseudomonas fluorescens）介导的小麦瞬时表达系统,对小麦胼胝质、过敏性坏死面积、活性氧、菌丝面积、菌丝长度进行统计分析,明确Hasp58抑制寄主植物PAMPs引发的免疫反应（PTI）和效应蛋白诱导的免疫反应（ETI）功能。结果表明,条锈菌Hasp58的cDNA全长为1 026 bp,编码342个氨基酸,N端含26_aa的信号肽;通过农杆菌侵染,在烟草中瞬时表达Hasp58,发现其能够抑制由BAX诱导的细胞坏死,为条锈菌的候选效应蛋白;烟草细胞定位发现,含有信号肽和缺失信号肽的Hasp58与GFP融合表达均定位在细胞质,推测该效应蛋白在胞质作用;利用细菌的三型分泌系统在小麦中瞬时表达Hasp58,发现其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减少,使菌丝面积和长度增加。推测小麦条锈菌效应蛋白Hasp58可抑制寄主植物的PAMPs引发的免疫反应（PTI）和效应蛋白诱导的免疫反应（ETI）,并促进自身侵染。     

小麦赤霉菌毒素合成机制及检测技术研究进展

赤霉病的发生不仅会导致小麦严重减产,其病原菌产生的DON、NIV等毒素也会污染小麦籽粒,对人畜健康造成严重威胁,因此研发小麦赤霉病及赤霉菌毒素的监测与防控技术是小麦生产与消费领域的核心议题。本文从细胞、遗传、生化等角度全面综述了小麦赤霉菌毒素合成、转运和调控的分子机制,介绍了目前主流的赤霉菌毒素检测技术,并对各种方法的优缺点进行了系统比较。以上研究进展可启发赤霉菌毒素监测防控新技术的出现,有利于保障粮食供给和食品安全。     

干旱胁迫下小麦葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因TaG6PDH1的表达特征及启动子分析

为进一步揭示小麦抗旱性的生物学机理,通过电子克隆和RT-PCR方法,在水源11小麦叶片中分离得到1个新的小麦葡萄糖-6-磷酸脱氢酶基因TaG6PDH1后进行基因序列特征和启动子元件组成分析,并利用实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qRT-PCR)技术对其在PEG模拟干旱胁迫下的表达特征进行分析。结果表明,TaG6PDH1基因的cDNA全长1 338 bp,编码445个氨基酸。TaG6PDH1蛋白具有典型的G6DPH结构,即C-端葡萄糖-6-磷酸结合激活序列、N-端NAD（P）结合位点和C-端保守的Cys位点。系统进化分析表明,TaG6PDH1蛋白与质体型G6PDH中的P2型相似性较高,其与OsG6PDH5有极高的同源性。启动子区域分析表明,所选区域包含核心启动子和上游应答元件,该区域为TaG6PDH1基因转录的启动子区域,在该区域存在的顺式作用元件有ERF1与HMG-I/Y等,在调控植物防卫反应中有重要的生物学意义。qRT-PCR分析表明,TaG6PDH1基因在PEG模拟干旱胁迫下从6 h开始被上调,48 h被上调最大,说明TaG6PDH1基因参与了小麦干旱应答防卫反应,其可能作为一种正调控因子参与到小麦的防卫反应信号途径中。