小麦乙烯合成通路关键基因TaACS2在抗赤霉病中的功能分析

利用转录组学分析手段解析乙烯通路参与小麦抗赤霉病的调控网络,筛选到一个乙烯合成通路上的关键基因——氨基环丙烷羧酸合成酶基因Ta ACS2,利用病毒诱导基因沉默(VIGS)技术在抗赤霉病小麦品种‘望水白’和‘苏麦3号’中沉默Ta ACS2基因,初步研究其在小麦抗赤霉病中的作用。结果表明:Ta ACS2基因在抗病品种‘苏麦3号’中受赤霉菌诱导上调表达,但在感病品种‘Alondra’s’中不受诱导,甚至下调表达。沉默Ta ACS2基因的植株接种赤霉菌后,与对照相比,‘苏麦3号’平均病小穗率从7. 2%上升到13. 3%,病穗轴率从4. 6%上升到19. 0%;‘望水白’平均病小穗率从10. 8%上升到28. 4%,病穗轴率从0上升到53. 6%,两品种病小穗率和病穗轴率均显著提高,表明沉默Ta ACS2基因后,小麦赤霉病抗性显著下降,提示Ta ACS2基因正向参与调节小麦对赤霉病的抗病反应。     

小麦赤霉病抗性与株高及穗部性状的相关性研究

以苏麦3号、扬麦158、安农8455、扬辐麦4号等对小麦赤霉病抗性不同的20个小麦品种或种质为实验材料,研究了小麦赤霉病抗性与株高(用多效唑控制)及穗部性状(小穗数、病小穗数、退化小穗数、小穗密度等)间的相关性。结果表明:株高明显影响小麦对赤霉病的抗性,植株较高材料的病小穗率较低;麦穗较长、小穗数少、小穗密度低的小麦材料的赤霉病抗性更好。     

小麦赤霉病抗性与株高及穗部性状的相关性研究

以苏麦3号、扬麦158、安农8455、扬辐麦4号等对小麦赤霉病抗性不同的20个小麦品种或种质为实验材料,研究了小麦赤霉病抗性与株高(用多效唑控制)及穗部性状(小穗数、病小穗数、退化小穗数、小穗密度等)间的相关性。结果表明:株高明显影响小麦对赤霉病的抗性,植株较高材料的病小穗率较低;麦穗较长、小穗数少、小穗密度低的小麦材料的赤霉病抗性更好。     

苯丙氨酸解氨酶和绿原酸与小麦抗赤霉病性的关系

对小麦赤霉病不同抗性的苏麦三号(R)、扬麦四号(MR)和南农824(S)三个品种的苯丙氨酸解氨酶(PAL)比活力(u·hr~(-1)·mg~(-1)protein),在拔节期的顶叶中分别测得6.26,12.28和25.12;在孕穗期的麦穗中分别测得140.1,143.3和167.7。滴注接种后8天,苏麦三号、扬麦四号和南农824的病穗中 PAL 比活力与健康穗中的比值分别为0.53,0.67和1.34。用 HPLC 法测定麦穗中绿原酸含量(μg·g~(-1)dry WT),在接种4、8和12天后的苏麦三号穗中分别为32.4,52.4和27.7;扬麦四号穗中分别为60.0,68.0和94.4;南农824穗中分别为123.8,142.2和158.9。绿原酸含量在苏麦三号接种穗中均最低,在南农824接种穗中均最高。禾谷镰刀菌分生孢子在0.05%、0.1%和0.2%的绿原酸溶液中萌发数比对照分别增加214%,614%和970%。上述结果表明,小麦麦穗接种后的 PAL 比活力变化以及绿原酸含量与其抗赤霉病程度呈负相关。     

HGGT基因与小麦赤霉病籽粒毒素积累的关系解析

赤霉病是我国小麦重要病害之一,禾谷镰刀菌是其主要致病因子。赤霉病菌在侵染小麦过程中会在籽粒中产生脱氧雪腐镰刀菌烯醇毒素(DON)。维生素E的抗氧化作用在一定程度上能降低DON的毒性,HGGT(尿黑酸牻牛儿基牻牛儿基转移酶)是维生素E生物合成的关键限速酶。为了揭示HGGT基因与小麦赤霉病及DON毒素积累的关系,本研究克隆HGGT基因的全长,并开发了基因特异标记,在31份小麦品种中进行标记分析,明确了该基因的分布。同时采用双花滴注法在扬花期对31份小麦品种进行赤霉病接种和抗性鉴定,成熟期利用LC-MS法测定籽粒中DON毒素含量。结果表明,HGGT基因与赤霉病抗性相关,携带HGGT基因的小麦品种病小穗率及籽粒毒素含量显著(P0.05)低于不携带该基因的品种,说明HGGT基因可以用于改良小麦赤霉病抗性,并降低籽粒毒素含量。     

基于小麦品种‘洛夫林10’的VIGS体系研究

为将病毒介导的基因沉默(Virus induced gene silencing,VIGS)技术应用于小麦-叶锈菌互作体系及小麦基因功能研究,本试验在优化适宜BSMV繁殖并引起发病的环境条件基础上,将病毒载体转染小麦品种‘洛夫林10’(简称L10)叶片并接种叶锈菌生理小种,发现接种病毒对叶锈菌侵染反应型没有影响,通过构建TaCAMTA4与TaATG8的BSMV-VIGS载体,将体外转录病毒转染小麦,以感染BSMV:PDS的L10作指示,在指示叶片变白后,经半定量RT-PCR检测,发现目的基因的表达量明显降低,表明用VIGS技术能够成功沉默L10中的目的基因,这一结果为进一步研究小麦与叶锈菌互作过程中小麦基因的功能及分子机制奠定了基础。     

小麦赤霉病菌对常用杀菌剂的抗性研究

[目的]研究小麦赤霉病菌对常用杀菌剂的抗性。[方法]测定从带病麦穗标本中分离得到的小麦赤霉病菌株对多菌灵、戊唑醇杀菌剂的抗药性,并利用紫外光诱导得到抗性突变菌株,同时测定了抗药突变菌株菌丝的生长量,分析了抗性突变菌株产孢及孢子萌发特性,最后提取并测定了脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素含量。[结果]安徽、江苏地区的田间已检测到小麦赤霉病菌抗性菌株,紫外光诱导也获得了该病菌抗性菌株;抗性菌株在菌丝生长和产孢量方面与敏感菌株无显著差异,但孢子萌发率远低于敏感菌株;样品中的DON毒素含量随着病情级别和病粒率的增加而增加,根据病粒率来测算DON毒素含量具有一定的实用性。[结论]该研究为小麦赤霉病的抗性治理提供对策。     

小麦赤霉病抗性的遗传分析

本试验用苏麦3号等6个小麦品种的6×6双列杂交F_1,进行了赤霉病病小穗率的配合力分析和Wr/Vr 分析,估算了遗传力等参数,并计算了病小穗率与株高、开花期、小穗密度、穗长、百粒重、穗粒数和穗粒重之间的表现型、基因型和环境相关系数.结果表明,小麦赤霉病抗性主要受加性基因效应控制,非加性基因效应也有显著作用,且抗病对感病为部分显性.苏麦3号具有较多的显性抗病基因和较好的一般配合力,它与其它品种杂交能极显著地降低杂种后代的病小穗率.杂种F_1赤霉病病小穗率与株高、穗长、百粒重、穗粒数和穗粒重的表现型和基因型呈极显著负相关;与开花期和小穗密度的表现型和基因型呈极显著和不显著的正相关.     

辣椒病毒诱导基因沉默接种方法的优化

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,简称VIGS)技术在候选基因功能验证方面起着非常重要的作用。以辣椒八氢番茄红素脱氢酶基因(简称PDS)为目标基因,分析表达载体转化农杆菌的菌液在LB液体培养基和诱导培养基(IM)中D600 nm值的变化趋势。结果表明,当LB液体培养基中菌液D600 nm值为1.15时,后续利用IM培养菌液的效率最高,PDS基因沉默效果明显;优化了农杆菌接种方法,可为辣椒利用VIGS技术进行候选基因的功能验证提供参考。     

小麦品种对赤霉病的抗性研究

采用孢悬液花期接种的方法，在田间研究了小麦品种对赤霉病抗性与小麦植物形态学的关系，并分析了不同抗性品种的过氧化物酶的酶谱和酶活力。结果表明，小麦品种的抗赤性与品种的株高、穗长、穗形、小穗着生密度无关，与芒长有不明显的相关性，小麦抗性强弱与穗轴病变长度关系密切，病变长度越小抗力越强。不同抗性的小麦品种过氧化物酶的酶谱有所不同，接种后抗病品种苏麦３号在原８条酶带的基础上新增加１条酶带，但感病品种垦大１号没有增加，仍保持６条酶带。接种后抗病品种与感病品种过氧化物酶活性都有所增强，但抗性品种苏麦３号酶比活力增长速率明显高于感病品种垦大１号和东农１２０。     

黄瓜花叶病毒基因沉默载体的效率和稳定性分析

病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)已被广泛应用于植物基因的功能研究。试验以八氢番茄红素脱氢酶(phytoene desaturase,PDS)作为指示基因,在本生烟体内分析黄瓜花叶病毒(Cucumber mosaic virus,CMV)作为VIGS载体对植物内源PDS mRNA的沉默效率。采用分子克隆的方法,将FnyCMV 2b ORF替换为不同长度的PDS序列,并分析了其在本生烟植物上诱导的PDS沉默效率。结果表明,该重组病毒能诱导上部系统叶的光漂白表型,且沉默效率与插入片段长度呈一定的正相关性,但在顶端新生叶中均不引起明显的光漂白现象,过长的片段插入(≥518 nt)影响病毒基因组的遗传稳定性,导致插入片段的部分缺失。CMV作为VIGS载体,最适合的插入片段约为350 nt。     

不同类型大麦品种赤霉病抗性与DON毒素积累

对不同来源的大麦品种进行了赤霉病抗性和DON毒素鉴定。结果表明,供试品种赤霉病抗性存在显著差异;二棱大麦对赤霉病的抗性明显强于六棱大麦;皮大麦的赤霉病抗性也明显好于裸大麦,大麦的抽穗期和株高对赤霉病抗性的影响不大;地方品种较抗DON毒素积累;赤霉病表型抗性与DON积累抗性既有相关性,又存在显著差异;浙皮2号和余姚红大麦是较好地结合了两类抗性基因的种质资源。     

小麦主要农艺性状对赤霉病抗性的影响

[目的]研究小麦主要农艺性状对赤霉病抗性影响关系,为抗赤霉病育种提供参考。[方法]进行了以苏麦3号×安农2号和望水白×安农8455 2个重组自交系群体多年的农艺性状与抗赤霉病扩展和侵染的相关性分析。[结果]在不同年度间,小麦赤霉病侵染和扩展的病小穗率与株高呈显著负相关;与穗下节间长度也呈负相关,但相关显著的年份较少;与小穗数在多数情况下无显著性相关。赤霉病侵染的病小穗率与小穗密度呈显著正相关。穗长与赤霉病抗性相关显著性不稳定。[结论]小麦农艺性状对赤霉病抗性影响因试验材料、方法及环境而不尽相同。小麦赤霉病遗传和表现复杂,在育种过程中可将适中的株高、小穗密度和穗长等作为初选性状,实现综合性状协调,提高抗赤霉病育种效率。     

小麦3B短臂染色体抗赤霉病主效QTL区域候选基因的表达

通过研究赤霉病菌接种后的基因表达,筛选小麦赤霉病抗性相关基因。根据前人研究结果,利用FGENESH软件对小麦3B短臂抗赤霉病主效QTL所在的小麦基因组测序获得的重叠群ctg0954核苷酸序列进行基因预测,共预测得到489个基因。以携带该QTL的苏麦3号和未携带该QTL的扬麦15为材料,在小麦花期进行赤霉病菌接种诱导基因表达,接种后0 h、4 h、8 h、12 h、24 h对其中有功能注释的259个预测基因的表达进行半定量分析,获得27个在品种间差异表达的基因。这27个基因的表达分为4类:一直上调表达(Ⅰ型),在接种后的早期上调表达后期下调表达(Ⅱ型),接种后早期下调表达后期上调表达(Ⅲ型),接种后一直下调表达(Ⅳ型)。在差异表达基因中,选择6个基因,进行Real-time PCR分析,结果表明这些基因在接种病原菌后均上调表达,且在苏麦3号和扬麦15号品种间存在基因表达差异,验证了半定量表达结果,可作为与赤霉病抗性相关3B短臂主效QTL的候选基因。     

一株木糖氧化无色杆菌的分离鉴定及其对小麦赤霉病的防治效果

为丰富小麦赤霉病病菌拮抗菌资源,寻找替代化学杀菌剂的生物防治方法,采用平板稀释涂布法从小麦赤霉病抗性鉴定圃土壤、小麦根部和周边植物根部分离拮抗细菌,明确其分类地位,并采用灌根和穗部喷施法测定其对小麦赤霉病防治效果。结果表明,本研究共分离获得18株拮抗细菌,筛选出杀菌谱广、对小麦赤霉病病菌抑菌效果较好的拮抗菌D09;其对小麦赤霉病禾谷镰刀菌抑制率达到67.92%。根据形态特征、生理生化特性和分子鉴定,初步鉴定拮抗菌D09为木糖氧化无色杆菌(Achromobacter xylosoxidans)。木糖氧化无色杆菌D09发酵液灌根处理对小麦赤霉病的田间防治效果达到50.93%,与常用杀菌剂氟硅唑穗部喷雾处理无显著性差异。D09发酵液灌根处理的小麦籽粒中脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)毒素含量低于苯甲嘧菌酯穗部喷雾处理,与氟硅唑穗部喷雾处理无显著性差异,玉米赤霉烯酮(ZEN)、雪腐镰刀菌烯醇(NIV) 2种毒素含量与戊唑多菌灵、苯甲嘧菌酯、氟硅唑穗部喷雾处理无显著性差异。综上,木糖氧化无色杆菌D09对多种植物病原真菌具有广谱抗性,对小麦赤霉病有较好的防治效果,对DON、ZEN、 NIV 3种毒素具...     

关于小麦抗赤霉病育种问题的探讨

 我们自1975年起开展小麦抗赤霉病育种的研究，其结果为：⑴大量的选种材料在病圃采用土表接菌法进行初筛，高代品系在病圃保湿条件下采用滴菌或注射接菌法进行复筛，优良高代抗赤霉病品系在流行地区进行多点鉴定。用这些方法可以有效地鉴定赤霉病抗性的强弱和稳定性。⑵小麦赤霉病抗性遗传是由细胞核基因控制的。试验结果指出，望水白、苏麦3号及其衍生品种宁7840对赤霉病抗性表现强而稳定，呈显性、配合力较好。抗赤霉病遗传似是由2-3对基因所支配。除主效基因外，还有一定数量的微效修饰基因。⑶苏麦3号是最好的抗赤霉病品种之一，其抗性容易传给后代。一些品系具有高抗赤霉病和其它病害的能力，农艺性状较好，是苏麦3号与具有1B/1R染色体易位系阿芙乐尔杂交的后代。⑷小麦抗赤霉病育种目标在于选育兼抗其它病害、高产和广泛适应性。因此，需要采用复合杂交，例如多亲本连续杂交以及各代在人工接种条件下用单株连续选择方法。     

小麦赤霉病新抗源W01的抗性及相关经济性状分析

为鉴定小麦赤霉病新抗源W01的抗性,溯源其抗性基因,综合评价其育种利用价值,以高产、中感赤霉病的扬麦15为母本,分别与W01和苏麦3 号组配杂交组合,以两个组合的F2遗传群体为研究对象,比较分析W01和苏麦3号的赤霉病抗性及其与株高、穗数、籽粒之间的关系.结果表明,W01和苏麦3号均含有抗赤霉病主效基因PFT-1和His-1,抗性均达到抗(R)水平,二者抗性相当.但W01株型紧凑,植株较矮,分蘖力较强,且丰产性和品质均优于苏麦3号.在与扬麦15组配的F2群体中,W01组合的抗性表现突出,中抗(MR)以上单株比例达91％,且整个群体没有感病(S)和高感(HS)单株出现,其抗性的遗传力高于苏麦3号组合,两个遗传群体的赤霉病性状与株高显著正相关,与有效穗数显著负相关.综合结果表明,W01是可以应用于改良小麦赤霉病抗性的优异育种材料.     

2个重组自交系群体的小麦赤霉病抗性与表型性状相关性

研究苏麦3号×安农2号和望水白×安农8455等2个重组自交系群体多年的表型性状与抗赤霉病扩展和侵染情况.结果表明,在不同年度间,小麦赤霉病侵染和扩展的病小穗率与株高呈显著负相关;与穗下节间也呈负相关,但相关显著的年份较少;与小穗数在多数情况下无相关性.赤霉病侵染的病小穗率与小穗密度呈显著正相关.穗长与赤霉病抗性相关显著性不稳定.因此,小麦表型性状与赤霉病抗性关系,因试验材料、方法及环境而不尽相同.在小麦抗赤霉病育种中,将适中的株高、小穗密度和穗长等作为初选性状,实现综合性状协调,有利提高育种效率.     

小麦赤霉病和DON毒素研究进展

综述了小麦赤霉病的发生流行规律,如主要病原菌、传播途径和环境条件对小麦赤霉病发生流行的影响等.并阐述了小麦赤霉病菌分泌产生的主要毒素脱氧雪腐镰刀菌烯醇(DON)的毒理,我国赤霉病菌分泌DON毒素的差异和分布,小麦品种抗性对DON毒素产生的影响等.     

利用病毒诱导的基因沉默技术沉默TSWV的NSm基因

【目的】番茄斑萎病毒(Tomato spotted wilt orthotospovirus,TSWV)在全球范围内严重危害农业生产,病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing,VIGS)技术主要用于植物内源基因的功能研究,而其沉默植物外源病毒基因用于病毒防控鲜有报道。本研究利用VIGS技术在辣椒中沉默植物外源病毒TSWV的NSm基因,为辣椒产业防控TSWV病害奠定技术基础。【方法】以辣椒(Capsicum annuum L.)为研究材料,首先构建辣椒PDS基因的沉默载体pTRV2-PDS以评估该沉默载体在辣椒中的有效性,再构建TSWV NSm基因的沉默载体pTRV2-NSm评估该沉默载体对TSWV NSm基因的沉默效果。【结果】构建的沉默载体pTRV2-PDS在辣椒中有效,沉默载体pTRV2-NSm可以高效沉默TSWV的NSm基因,NSm的表达量仅为对照组的4.6%,且表现出对TSWV的抗性。【结论】构建的沉默载体pTRV2-NSm可以沉默TSWV的NSm基因,并使辣椒对TSWV产生一定的抗性。