小麦STK类抗病基因同源序列的克隆与分析

根据丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶类催化结构域Ⅰ和Ⅷ氨基酸保守序列设计简并引物,以TcLr19、TcLr35和感病对照Thatcher的cDNA为模板进行抗病基因同源序列的PCR扩增,得到了6条通读的抗病基因同源序列(RGAs)Lr19-RGA1、Lr19-RGA2、Lr19-RGA3、Lr35-RGA1、Lr35-RGA2和TC-RGA.在NCBI中用BLASTp比对发现,Lr19-RGA1、Lr19-RGA2、Lr19-RGA3、Lr35-RGA1和Lr35-RGA2编码的氨基酸序列具有丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(Serine-threonine kinase,STK)的催化结构域Ⅱ-Ⅷ.对序列分析还发现,它们与已克隆的STK类抗病基因有不同程度的相似性,为进一步克隆小麦抗叶锈病相关基因提供了依据.     

植物抗病基因同源序列(RGA)研究进展

目前已克隆了48个植物抗病（R)基因,其表达产物在不同的物种具有典型的保守结构区域,按其序列的同源性可以将其归为NBS-LRR、eLRR、LRR-STK等几个超家族。根据这些保守序列设计合适的引物进行PCR扩增,即得到抗病基因同源序列(RGA)。对RGA与R基因关系的分析表明,RGA不仅在抗病基因定位和抗病基因系统进化研究中有重要作用,而且有可能为克隆尺基因提供一条崭新而又便捷的途径。     

甘蔗NBS-LRR类抗病基因同源序列的分离与鉴定

根据已知植物(拟南芥、烟草和亚麻)抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗高抗黑穗病品种NCo376的基因组DNA和cDNA中扩增出11条抗病基因同源序列, 其中5条来自基因组DNA(EF059973, EF059974, EF059975, EF059976和EF059977), 6条来自cDNA(EF155648、EF155649、EF155650、EF155651、EF155652和EF155653)。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因所拥有的保守结构域P-loop, Kinase-2a, Kinase-3a 和疏水结构域。聚类分析表明, 11条RGA同RPS2和XA1聚为一类, 而N和L6则单独聚为一类。所有11条抗病基因同源序列中, kinase-2(LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸。定量PCR分析表明, 编号为EF059974的PIC基因的表达不仅受黑穗病菌胁迫的影响, 而且受水杨酸的诱导和过氧化氢的抑制, 也具有抗病基因组织特异性和组成型表达特性。     

小麦抗病基因同源序列(RGAs)的克隆与分析

RGA(抗性基因同源序列)法是克隆植物抗性基因的一种经济有效的方法,成为近年来的研究热点。本实验综合分析了拟南芥,西红柿,水稻,烟草等植物已克隆的抗性基因,并以这些抗性基因的NBS(核酸结合位点),LRR(富含亮氨酸重复),STK(丝氨酸/苏氨酸激酶)保守结构域设计并合成了几十对RGA引物,对小麦抗条锈病材料进行PCR扩增,获得以Xal-NBS为引物的R88RGA片段,经克隆和序列比对分析,发现该片段与逆境条件下植物抗病信号传导相关,与蛋白激酶同源性达到96%。此项研究对抗病机理的研究和基因的发掘有重要的指导意义。     

植物抗病基因同源序列研究进展

以列表的形式,从引物设计、分离并登录GenBank的RGA数量、在连锁群中的分布、相关联的基因或位点等几方面综述了1995—2005所开展的各项抗病基因同源序列（RGA）研究,并对RGA的结构特征、分布与进化的特点、目前的应用现状、今后的研究前景及应注意的问题进行了评述。     

利用同源序列发掘抗病候选基因的方法

抗病基因的分离和克隆对于实施作物抗病基因育种及开展抗病机制的研究具有重要意义。目前植物抗病基因的克隆方法主要有转座子标签技术和图位克隆技术。该法对于未知基因产物或者没有进行精细定位的性状来讲，其应用受到极大限制。近年来，很多研究探索了利用同源序列发掘抗病候选基因的途径。本研究归纳和总结了三条发掘抗病候选基因的方法，旨在对作物抗病基因及其连锁标记的发掘起到一定的指导作用。     

东乡野生稻NBS类抗病基因同源片段的克隆及序列分析

根据已知的NBS-LRR 类抗病基因结构中氨基酸的保守区域,设计简并引物,通过RT-PCR扩增及克隆,从东乡野生稻(Dongxiang Oryza rufipogon Griff.)中共获得7个新的NBS-LRR 类抗病基因同源片段.所有7 个抗病基因同源序列均含有NBS-LRR 类抗病基因的保守序列,如P-loop、...     

水稻抗病基因同源序列多态性与品种鉴定

利用已知植物抗病基因不同保守序列设计的S1/AS3和XLRR for/XLRR rev两对引物对22个水稻品种DNA进行PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳.分析结果表明水稻抗病基因同源序列类型丰富,2对引物共扩增出143条带,品种间有差异的谱带92条,根据谱带差异可将供试品种完全鉴别出来.证明抗病基因同源序列分析可以用于水稻品种鉴定.     

土耳其8个小麦品种农艺性状及抗叶锈性分析

为确定8个来自土耳其的普通小麦品种在我国的应用前景,对其进行全生育期农艺性状观察,并利用44个以Thatcher为背景的近等基因系(单基因系)作为已知基因的鉴别寄主,接种8个小麦叶锈菌致病型进行苗期抗叶锈基因推导,结合成株期抗病鉴定,初步明确了这些品种(系)的抗性和可能携带的抗病基因。利用20个与Lr基因紧密连锁或共分离的分子标记,对8个土耳其小麦品种进行抗叶锈病基因的进一步鉴定。推测YJ000900中可能含有Lr1、Lr3、Lr17、Lr20;YJ000906中可能含有Lr1、Lr17、Lr20;YJ000901、YJ000902、YJ000904、YJ000905、YJ000907中可能含有Lr1;8个材料中均不含Lr9、Lr19、Lr20、Lr21、Lr24、Lr26、Lr28、Lr29、Lr34、Lr35、Lr37、Lr38和Lr47基因。结果表明,来自土耳其的8个小麦材料具有较差的抗叶锈性、抗寒和抗倒伏能力,而且产量低,不适宜于大规模推广种植,也不能作为我国小麦抗叶锈的抗源使用。     

14个小麦品种(系)抗叶锈性分析

选用16个小麦叶锈菌菌系对14个小麦品种(系)进行抗叶锈性鉴定和苗期抗叶锈基因推导,初步分析这些品种(系)的抗性和携带的抗病基因;进一步利用21个与Lr基因紧密连锁或共分离的分子标记,对这14个品种(系)中可能含的抗叶锈基因进行鉴定。结果表明,s98351-2-2-2-1可能含Lr3a、Lr28和Lr50;9629-03A-4-1-1可能含Lr37;97167-1-2-1-1-2-1、919-20-2c2、9589、免中438、9916-8-6和9916-8-18含Lr26;96104-1-5-1c2可能含Lr28;00-55-3-1-1含Lr1;1R13可能含Lr24、Lr37和Lr38;1R17可能含Lr24和Lr38;1R35含Lr10和Lr34,还可能含Lr3a和Lr50;9524-1-2-2-1含未知抗叶锈基因或本试验使用的已知抗病基因以外的抗叶锈基因。所有品种(系)均不含Lr9、Lr19、Lr20、Lr21、Lr29、Lr35、Lr42和Lr47基因。测试的14个品种(系)中有比较丰富的抗叶锈病基因,可为育种提供丰富的抗源。     

小麦抗叶锈病基因Lr35的RGA分析

根据已知植物抗病基因的NBS,LRR等保守结构域设计引物,对小麦全套抗叶锈病近等基因系材料进行RGA分析。引物对Pto-kin1IN／XLRR-INV1从近等基因系TeLr35中扩增获得一条747bp的特异性片段。序列分析表明,该片段与小麦基因片段Triticum urartu clone BAC 210J24,Triticum monococcum DV92的BAC克隆231A16等具有较高同源性,为Lr35的克隆奠定了基础。     

小麦抗叶锈病基因Lr19的SRAP标记

以Thatcher和23个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系及TcLr19与Thatcher杂交的F2植株为材料,首次应用SRAP技术开展小麦抗叶锈病基因Lr19的SRAP分子标记研究,获得一个与小麦抗叶锈病基因连锁的分子标记,命名为M73,与目的基因的遗传连锁距离为2.6 cM,为分子辅助育种、构建密集的遗传图谱和最终实现Lr19基因的克隆奠定基础。     

小麦河农6251苗期抗叶锈病基因的鉴定

为明确河农6251含有的抗叶锈基因并对其进行分子定位,以抗病品种河农6251与感病品种Thatcher的杂种F1、F2、F3群体为材料,对河农6251的苗期抗叶锈基因进行定位。分子标记辅助鉴定结果表明,河农6251中含有抗叶锈基因Lr26和Lr ZH84,可能含有Lr2c和Lr17a;遗传分析表明,河农6251对叶锈菌PBGP的抗性由1对显性抗病基因决定,暂命名为Lr H6;用SSR技术和分离群体分组法(BSA)分析河农6251 F2群体和F3家系,结果位于1B染色体的3个SSR标记wmc419、wms582和barc120与Lr H6连锁,遗传距离分别为21.6,25.8,27.9 c M。河农6251中含有Lr26、Lr ZH84等多个抗叶锈基因,其对PBGP的抗性由一对位于1BL染色体上的显性抗叶锈基因决定。     

小麦NBS类抗病相关基因片段RGA-A的初步研究

利用同源序列法分离小麦抗病相关基因同源序列。根据已经克隆的抗病基因保守结构NBS区设计引物,采用RT-PCR方法对小麦抗叶锈病近等基因系材料TcLr24进行扩增。获得了一条通读的525 bp条带RGA-A,通过BLASTp比较,序列中含有典型的NBS保守结构域,与很多已知植物抗病基因的功能相应区域一致,编码的蛋白与大麦中抗性蛋白亲缘关系较近。半定量RT-PCR分析表明,RGA-A受叶锈菌诱导表达,表明该基因在小麦叶片中与抗叶锈性相关。该NBS类抗病基因相关片段的获得为研究小麦抗病基因奠定了基础。     

斑茅cDNA中抗病基因同源序列的分离和表达特性分析

植物抗病基因具有一些特定的保守结构域。本研究根据已知植物同源抗病基因(RGAs)保守序列设计简并引物, 从甘蔗近缘植物斑茅的cDNA中扩增出6条抗病基因同源序列, 它们在NCBI上登录号分别为EU685835、EU685836、EU685837、EU685838、EU685839 和 EU685840。序列分析表明, 这些RGAs均含有典型的NBS-LRR类抗病基因保守结构域P-loop、Kinase-2a、Kinase-3a和疏水结构域(Hydrophobic domain, HD)。氨基酸序列的同源性比对表明,6条RGAs序列同11条参试的抗病基因之间的同源性为8.3%~93%,而6条RGAs之间的氨基酸序列同源为30.5%~45.6%。另外,本实验所克隆的6条斑茅抗病基因同源序列中, kinase-2 (LLVLDDVW/D)最后一个氨基酸皆为色氨酸,推测所克隆的NBS-LRR类抗病基因都属于non-TIR-NBS-LRR类。定量PCR分析表明, 6条斑茅抗病基因同源序列在根、茎和叶片中组成型表达,同时这些抗病基因同源序列的表达会受外源信号分子水杨酸和过氧化氢的上调作用,可能在斑茅的抗病性中具有一定的作用。     

小麦突变体D51抗秆锈性遗传分析及其抗性基因SSR标记

D51是优良品系龙6239经辐射诱变和组织培养相结合获得的高产优质抗秆锈突变体材料,对我国优势秆锈病21C3CPH、21C3CKH和21C3CTR小种均表现免疫。利用来自D51/龙6239、D51/中国春的2个F₂群体和来自D51/龙6239的1个F₂群体分别在苗期和成株期进行21C3CPH小种接种,抗病反应型鉴定表明,3个F₂群体中抗感分离比例均为3∶1,说明D51抗秆锈性受一对显性基因控制,全生育期表达,部分D51/龙6239 F₂植株的F₃株系的抗病鉴定进一步验证F₂鉴定的可靠性。利用675对小麦SSR引物和185株D51/龙6239 F₂分离群体对SrD51基因进行标记定位,将SrD51定位在5D染色体的短臂上。其中SSR标记Xgwm190和Xwmc150与SrD51基因的遗传距离分别为18.58和21.33 cM,并分别位于目的基因的两侧。由于已知的秆锈抗性基因仅有Sr30被定位在小麦5DL上,且Sr30不抗34C2MKK和34C2MFK,而突变体D51的原亲本龙6239不抗21C3CPH、21C3CKH和21C3CTR,却对34C2MKK和34C2MFK表现免疫抗性。因而推断此突变体的秆锈抗性基因可能是一个新基因,暂命名为SrD51。     

小麦抗叶锈基因Lr24、Lr35的STS、SCAR标记在近等基因系(NILs)上的特异性验证

用一套分别含有不同抗叶锈基因的53个以Thatcher为遗传背景的近等基因系（near-isogeniclines,NILs）对已报道的分别与抗叶锈基因Lr24和Lr35连锁的STS、SCAR进行特异性验证。结果对于与Lr24连锁的STS标记,在53个NILs中只在TcLr24亲本中扩增出片段大小与报道相同的310bp的条带,在TcLr35中也扩增出了一条片段,但片段大小不同于310bp约为270bp。对于与Lr35连锁的SCAR标记,只在TcLr35亲本中扩增出片段大小为900bp的条带,与报道片段大小一致。验证结果表明与抗病基因Lr24和Lr35连锁的STS、SCAR分子标记在NILs中特异性都较好,进一步证明了这两个分子标记可方便地用于小麦抗叶锈基因Lr24、Lr35的分子标记辅助选择育种。     

小麦新种质YW243抗条锈病新基因的AFLP标记

小麦新种质YW243抗条锈病新基因对条锈菌具有较宽抗谱，对26个不同毒性谱的条锈菌菌系免疫到近免疫，与已知基因系抗病谱不同，可能为新的基因或基因组合。遗传分析表明，YW243对条锈菌条中31号小种的抗性由显性单基因YrX控制。通过BSA法对1056对MseI/EcoRI AFLP引物进行筛选，结果表明7对引物可扩增出多态性片段，通过对F2群体单株遗传连锁分析和作图软件分析，结果表明，2个AFLP 标记M54E63-700、M54E64-699与YrX连锁较紧密、遗传距离为9.27 cM，为该基因的精细作图和分子标记辅助育种打下了一定基础。