植物非寄主抗性的遗传与机理研究进展

植物的非寄主抗性是自然界存在的最为广泛的植物对外界病原微生物所具有的抗性,是植物的免疫系统。植物非寄主抗性具有持久和广谱抗性的特点,是作物抗病育种重要的潜在抗病资源,是抗病研究的热点之一。本文就非寄主抗性的遗传研究和抗性机理研究进行了概述,并分析了植物非寄主抗性研究所面临的困难以及今后的发展前景。     

低温胁迫对小麦叶绿素荧光参数及产量的响应

为了解小麦低温胁迫后叶绿素荧光特性及产量的变化特征,以新麦26和郑麦366为供试材料,在拔节期进行3个梯度的低温处理(分别为5℃、0℃和-5℃),处理时间均为10 h,以自然生长(10℃)为对照(CK),研究低温胁迫对小麦叶绿素荧光参数及产量的响应。结果表明,与CK相比,低温胁迫导致小麦株高、倒一至倒三节间长、叶片SPAD值、F_v/F_m、Φ_(PSⅡ)、穗粒数、千粒重和单株产量均降低,且对新麦26的影响总体上大于郑麦366,其中低温胁迫后新麦26和郑麦366的单株产量分别减少29.58%～55.52%和23.65%～47.95%。此外,低温胁迫对小麦的伤害程度与温度有关,在本试验条件下,-5℃低温胁迫的影响最大。这说明拔节期低温会影响小麦植株生长发育、光合和产量形成。     

2019—2020山东小麦区试品系55个基因的等位基因分布

为分析2019—2020年山东省小麦区试参试品系携带优异等位基因情况,利用产量、品质、抗性、开花期等55个基因的64个竞争性等位基因特异性聚合酶链式反应（KASP）标记对126份参试品系进行分子标记检测。结果表明,90%以上KASP标记具有较好的分型结果,可高效地进行基因型鉴定。20个基因的优异等位基因频率高于80%,包括Vrn-A1、Vrn-B1、Vrn-D1、Ppd-A1、Ppd-B1、Ppd-D1、Psy-D1、Glu-A3g、Rht-D1、Pinb-D1、TaCwi-A1-1、TaGW2-6B、TaSus1-7B、TaGASR7-A1、1-feh-w3、TaDreb-B1、PRA1、PRR-B1、TaFT3-B1和TaMOT1-D1;26个基因的优异等位基因频率低于30%,包括Vp1-B1、Ppo-D1、TaPds-B1、Zds-A1、TEF-7A、Lr46、Glu-B3g、TaGS5-A1、TaCwi-4A、1B/1R、Rht-B1、Lr68、TaELF3-B1、Pina-D1、Sbwm1、TaPHS1、Pm21、COMT-3B、TaCKX-D1、TaSdr-B1、Pch1、...     

山东省近年来审定小麦品种农艺和品质性状演变分析

【目的】研究近年来山东省审定小麦品种的农艺性状和品质指标的演变情况,为小麦育种和生产提供借鉴。【方法】统计1999年至2010年山东省审定的55个小麦品种的18项农艺和品质指标,并对其演变情况和相关性进行了分析。【结果】山东省近年审定品种产量水平呈显著上升趋势,平均每年提高61.65 kg•hm-2,但产量三要素中单位面积穗数和穗粒数变化不明显,只有粒重呈显著上升的趋势,尽管相关系数非常低。生育期平均每年缩短0.57 d,株高、最大分蘖数呈下降趋势,成穗率逐年上升。高产品种单位面积穗数较多,成穗率显著较高,提高成穗率、增加单位面积穗数可能是进一步提高产量潜力的关键。山东省近年审定品种蛋白质和湿面筋含量指标相对较高,但Zeleny沉降值和稳定时间等指标相对较低,指标间不协调。籽粒容重、湿面筋含量和吸水率等指标呈逐年上升的趋势,蛋白质含量、形成时间和稳定时间呈下降的趋势。优质品种粒重显著较低,这也是提高其产量潜力的重点改良性状。总体来看,产量及农艺性状与品质指标负相关,但二者之间在一定范围内还是可以协调的,山东省小麦高产优质育种仍有相当大的空间,育种实践也证明了这一点。【结论】山东省近年来育成小麦品种产量水平稳步提高,中多穗品种更适合山东气候和生产条件,单位面积穗数接近600 m-2、穗粒数40粒、粒重40 mg以上。山东省近年来审定品种总体品质状况较差,而且各项品质指标非常不协调,小麦品质遗传改良研究急需加强。     

转DREB基因小麦新品系抗旱生理指标测定

脱水应答元件结合蛋白(DREB)基因的应用,为培育抗旱转基因小麦新品种奠定了重要基础。本试验对在旱地和水地上种植的6个转GmDREB1和GhDREB基因的转基因小麦新品系旗叶中可溶性糖和脯氨酸进行了提取与测定,结果显示转基因小麦新品系旗叶中的可溶性糖及脯氨酸含量较其受体品种有所提高,证明抗旱转录因子基因的导入可提高受体小麦品种的抗旱性。     

ThIPK2基因植物表达载体的构建

为培育高度抗逆和无选择标记的转基因小麦,本研究从NCBI数据库中搜索到ThIPK2基因序列,依据该基因编码的氨基酸序列,参照小麦偏爱的密码子对该基因进行密码子优化,并将重复的和不必要的酶切位点去掉后进行人工合成。将改造后的ThIPK2基因插入到强启动子Ubiquitin和终止子AtSac66之间,然后将其插入到含有玉米Ac/Ds转座子背景骨架的植物表达载体中,获得了具有删除选择标记功能的、由玉米Ubiquitin启动子驱动ThIPK2基因的植物表达载体。经过限制性内切酶分析鉴定,该植物表达载体构建成功。     

小麦TaARF20基因克隆及表达分析

【目的】克隆TaARF20基因,并分析其表达特性,为解析小麦生长素响应因子（ARF）基因家族成员的调控机制提供理论依据。【方法】以普通小麦为材料,利用同源克隆技术获得TaARF20基因的cDNA全长序列,利用生物信息学软件分析其序列特征,并通过亚细胞定位试验明确TaARF20蛋白的作用部位。将TaARF20基因与表达载体PcoldTF连接,转化大肠杆菌中进行原核表达。采用实时荧光定量PCR检测TaARF20基因在普通小麦不同组织及普通小麦和多子房小麦不同发育时期幼穗中的表达模式。【结果】TaARF20基因包含1个内含子和2个外显子,编码区（CDS）长度为1116 bp,编码371个氨基酸残基,蛋白分子量约40.38 kD,理论等电点（pI）为4.96,脂溶性系数为19.80,疏水性系数为0.985,不稳定系数为50.51,属于不稳定蛋白,定位在细胞核中,含有ARF家族蛋白的保守结构域和B3 DNA结合域,主要由α-螺旋（18.06%）、无规则卷曲（59.57%）和延伸连（22.10%）组成。启动子区含有激素响应、光响应和低温响应等多个顺式作用元件。TaARF20蛋白与二粒小麦ARF20的氨基酸序列相似性最高,亲缘关系也最近。TaARF20融合蛋白在原核系统中成功表达。TaARF20基因在小麦的根、叶、幼穗和籽粒中均有表达,但在幼穗中的相对表达量最高。对于长度为3和4 cm的幼穗来说,普通小麦TaARF20基因的相对表达量低于多子房小麦,但对于长度为5、6、8和9 cm的幼穗,普通小麦TaARF20基因的相对表达量高于多子房小麦。【结论】TaARF20基因在小麦穗生长发育中发挥重要调控作用,推测其是调控穗型、穗大小或穗粒数的关键基因。     

小麦TaTDR-Like基因的克隆及表达分析

【目的】克隆小麦绒毡层退化基因（Tapetum degeneration retardation,TaTDR-Like）,研究其组织表达及不同育性材料间花药不同发育时期的时空表达模式,为深入揭示小麦花药异常发育的分子机制打下理论基础。【方法】以普通小麦品种西农1376（MF-XN1376）为材料,通过PCR扩增克隆得到TaTDR-Like基因的3个同源拷贝,利用生物信息学分析TaTDR-Like蛋白特性及TaTDR-Like基因启动子顺式作用元件,利用实时荧光定量PCR检测TaTDR-Like基因的组织表达情况及在可育、不育材料花药不同时期中的时空表达模式,利用酵母双杂交技术进行自激活检测,并构建植物融合表达载体35S-TaTDRLD-EGFP,通过农杆菌介导转入烟草叶片表皮细胞,观察TaTDRL-D蛋白亚细胞定位情况。【结果】成功克隆小麦TaTDR-Like基因,发现该基因存在3个同源拷贝即TaTDRL-A、TaTDRL-B和TaTDRL-D,分别编码550、553、557个氨基酸,其蛋白分子量分别为58.50、58.90和59.21 kD,等电点（pI）分别为4.77、4.66和4.63。TaTDR-Like蛋白均在C端有1个bHLH保守结构域,其中TaTDRL-A与TaTDRL-B的保守结构域相似度达100%,与TaTDRL-D的保守结构域相似度为96%,TaTDRL-D与OsTDR、AtAMS保守结构域相似度分别为98%和88%;系统发育进化树表明TaTDR-Like蛋白与大麦（KAE8787147.1）、二穗短柄草TDR（XP_014756384）、水稻TDR（Os02g0120500）和拟南芥AMS（AT2G16910.1）的进化关系较密切;启动子分析表明TaTDR-Like基因启动子处含有较多光响应元件、非生物应激反应、激素响应元件等顺式作用元件;组织特异性表达分析显示TaTDRL-D在花药中的表达量最高,而TaTDRL-A和TaTDRL-B在幼穗表达量较高;对花药发育不同时期表达分析显示TaTDRL-D在花药发育单核早期表达量最高,之后逐渐降低,单核晚期到三核期不育材料（CMS-XN1376）表达量均高于可育材料（MF-XN1376）;自激活检测结果表明TaTDRL-D具有转录激活活性;亚细胞定位显示TaTDRL-D蛋白定位于细胞核。【结论】TaTDRL-D基因可能参与小麦花药发育,负调控花药育性。     

基因HAT1在小麦生理型雄性不育系中的表达分析

组蛋白乙酰转移酶（HAT）在生物生殖发育中对染色体的结构修饰和基因的表达调控发挥着重要作用。为探讨组蛋白乙酰化与小麦生理型雄性不育的关系,利用实时荧光定量技术,分析了化学杀雄剂SQ 1诱导的生理型雄性不育小麦花药各发育时期组蛋白乙酰转移酶基因HAT1的表达水平。结果表明,与同期可育花药相比,生理型雄性不育小麦花药的HAT1基因表达水平在单核期显著升高,二核期变化趋势基本相同,三核期显著降低。DNA Ladder显示,不育花药在单核期出现明显的DNA片段化,比正常花药提前凋亡。这表明SQ 1诱导的小麦生理型雄性不育可能与HAT1基因表达异常和花药细胞提前凋亡有关。     

中国小麦地方品种籽粒强休眠特性的主效基因鉴定

前人研究表明,我国一些小麦地方品种籽粒休眠性强,穗发芽抗性好,可能受1～2对主效基因控制.本文利用小麦(Triticum aestivum)2个重组自交系群体(RILs,万县白麦子/京411,万县白麦子/中优9507)进行2点4年的田间试验,以期发掘控制我国小麦地方品种(万县白麦子)籽粒休眠的主效QTL位点.通过复合区间作图进行分析,分别在3AS和3BL染色体上鉴定出2个主效QTL,前者分布在Xbarc57和Xbarc294标记区间(在2个RILs群体中遗传距离分别为5.8和8.5 cM),在多年多点的实验中可解释25.6%～48.3%的表型变异;后者分布在Vp1和Xwmc446标记区间,在万县白麦子/中优9507群体中的遗传距离为8.1 cM,可解释23.5%～37.8%的表型变异.上述研究表明,我国小麦地方品种万县白麦子籽粒强休眠特性主要受Osd.ahau-3A、Qsd.ahau-3B这两个主效基因控制,在不同环境中表现出较好的遗传稳定性.可通过聚合育种的方法获得籽粒休眠性强、穗发芽抗性好的小麦新品种.