小麦抗病基因工程的研究进展

小麦是世界上重要的粮食作物,但是各种病害严重威胁着小麦的产量和品质.分子生物学和植物分子病理学的发展与应用推进了植物抗病基因工程的发展.抗病基因工程与传统育种方法有机结合,是培育小麦高产、稳产、优质新品种的有效途径.本文从植物抗病反应网络上不同基因的作用方式与利用情况等角度,如抗病基因、防卫基因、信号传导基因、病程相关蛋白基因和病毒依赖性修饰基因等方面,介绍了小麦抗病基因工程的研究进展,并指出存在的问题及可能的解决策略.     

大麦和小麦抗病性的分子基础研究进展

抗病性是大麦和小麦不可或缺的重要性状。本文介绍了大麦和小麦的抗病分子基础研究进展:从大麦和小麦分离出的抗病基因编码蛋白的结构具有相似性及独特性;从大麦中鉴定、分离出抗病基因介导、激活防御反应所必需的一些附加基因,并发现在双子叶植物与禾谷作物的抗病防御反应中一些信号传导基因具有保守性,有利于对大麦和小麦抗病信号传导途径的理解和同源基因的分离;从大麦和小麦中分离出病原诱导表达的一些防卫基因。本文讨论了利用已克隆的抗病基因结构保守性和比较基因组学进一步分离克隆大麦和小麦抗病基因的潜力与限制以及利用克隆的抗病基因进行生物工程育种的可能性与局限性;还提出了今后发展方向,即不仅将继续深入研究显性单基因的分子机制,还将揭示持久的多基因抗性和广谱的非寄主抗性的分子基础。     

植物抗病机制与信号传导研究进展

植物抗病分子机制与信号传导途径的研究一直是分子植物病理学关注的热点,近十年来,该领域的研究取得了显著进展。本文主要从植物抗病基因与病原菌无毒基因的分子克隆与结构分析、二者之间互作模型、SA信号传导途径与JA信号传导途径的研究等方面概述了植物抗病机制的研究进展。     

山羊草属基因库的开拓利用

山羊草属是与小麦亲缘关系最为密切的属，全属有２４个或更多个种，包括Ｃ、Ｄ、Ｍ、Ｓ和Ｕ等１７个染色体组，蕴藏着许多抗病、抗虫、抗逆等有益基因。利用染色体工程的方法，人们创建了许多普通小麦－山羊草的双二倍体、附加系、代换系和易位系，成为小麦育种的优异种质。     

小麦与赤霉病菌互作的分子机理研究进展

为了让小麦科技工作者对小麦与赤霉病菌互作的分子机制有一个全面的了解,从小麦赤霉病抗性的遗传规律、抗性基因的分子定位、互作过程中寄主相关的防卫反应基因、赤霉病菌的致病机理及抗病转基因等方面进行了综述.小麦赤霉病抗性是由2～3个主效基因和几个微效基因决定的数量性状,在3BS、5A、6BS等染色体上均发现了与赤霉病抗性相关的QTLs.其中相关的分子标记可以直接用于小麦抗赤霉病的分子标记辅助选择.运用双向电泳、cDNA文库构建、抑制差减杂交文库构建等方法已经分离到很多受赤霉病菌诱导的抗病相关蛋白(或基因),如:β-1,3-葡聚糖酶、病程相关蛋白、细胞色素P450及几丁质酶基因等.通过小麦转基因,已经获得了小麦对赤霉病菌的初步抗性.但是这种抗性只是在一定程度上减轻或延迟赤霉病菌的侵染,而最直接的小麦抗赤霉病基因还有待于发掘和验证.     

作物外源基因直接导入技术研究概况

植物基因工程是80年代兴起的研究领域,目前已经在35种植物上实现了基因转化。最近,重要农作物如小麦、水稻、玉米等的原生质体培养有了突破,但仍然只有少数品种能获得再生植株,而且重复性不埋想。加之到目前为止,绝大多数植物基因还不能识别与分离,也找不到适合单子叶植物的理想载体,因此,作物的基因转化仍然有相当大的难度。植物基因直接导入技术不需借助载体就能把供体基因或DNA分子直接导入受体,方法简单、经济,而且在作物上有一定导入结果。因此,近年来该技术研究相当活跃。     

小麦几个多效抗病基因的利用现状及展望

小麦是中国最重要的粮食作物之一,对全球粮食安全有重要意义。锈病和白粉病是小麦的毁灭性病害。小麦多效抗病基因在成株期同时对上述病害具有持久抗性,将其用于小麦抗病育种有积极作用。目前,已发现4个小麦多效抗病基因,这些基因主要来源于国外春麦品种,但单个基因的抗病效应较小,聚合多基因可以提高抗病效果。已有研究显示,同时含有2个以上多效抗病基因的小麦品种（品系）仍较少,据此,本文对几个小麦多效抗病基因的利用现状进行综述,并对其成因进行分析,以期为今后多效抗病基因资源的利用提供参考。     

利用差异显示技术克隆小麦抗白粉病相关基因的研究

对小麦—簇毛麦抗病易位系进行差异显示分析,以期获得小麦抗白粉病基因的分子克隆。根据已克隆植物抗病基因的保守域,设计了简并引物,与锚定引物组合,对抗病诱导的小麦抗白粉病易位系进行了差异显示分析,共获得10个差异片段,其中两个片段R3-1和8C1.3-6Northern杂交为阳性。将这两个片段克隆后进行了测序,序列分析结果为两个新序列,GenBank登录号分别为AF498271和AF498272。R3-1没有发现同源性较高的植物基因序列,发现8C1.3-6与Sphenostylisstenocarpa 类几丁质酶基因有同源性。     

小麦种质WS4-8苗期抗条锈性遗传分析及分子作图

条锈病是小麦生产中的主要病害之一,研究和利用抗病种质是小麦抗条锈病育种的基础.为明确小麦体细胞无性系4-8(WS4-8)的抗条锈病基因及其遗传规律,用条锈菌生理小种CYR33对WS4-8和感病品种铭贤169及其杂交后代群体进行了苗期接种鉴定和抗条锈基因遗传分析.结果表明,WS4-8对CYR33表现抗病,其抗性由1对显性基因控制.利用BSA法对构建的F2代遗传作图群体进行了SSR标记分析,标记Xgpw5281、Xcfd35和Xgwm341与抗性基因具有连锁关系,且都为共显性标记,与抗病基因之间的遗传距离分别为6.8、7.2和21.8 cM.根据作图结果,将WS4-8所携带的对CYR33的抗条锈病基因定位于小麦3DS染色体上.基于该基因的作图位置与分子标记结果,认为该基因可能是一个新的抗条锈病基因,暂命名为YrWS4-8.     

黑麦在小麦改良中的应用研究进展

黑麦属(Secale cereale)是小麦的近缘植物,是改良小麦抗病性、品质和产量等性状的重要外源基因供体,通过染色体工程方法结合常规育种可以将黑麦基因导入小麦,丰富小麦的遗传变异。为了了解目前黑麦在小麦育种中应用的现状,总结论述了黑麦基因向小麦转移的不同方式、黑麦遗传物质的鉴定方法,并对黑麦在小麦育种中的应用前景进行了展望．以期促进黑麦有益基因向小麦的转移,进一步扩大黑麦优良基因在小麦育种和生产中的利用价值。     

转基因小麦目录

自1992年人类获得第一株转基因小麦以来,转基因小麦研究已获得了许多重大进展。目前国内外已有近200例小麦转基因的报道,其中将抗除草剂基因转入小麦的报道约80例,转抗病虫基因的报道近50例,转改良品质基因约有30例,转抗旱、耐盐基因近20例,转其他基因的也有不少报道。这些报道中,通过基因枪法转化的近120例、花粉管通道法转化的50例、农杆菌介导法转化的近20例。从转单基因到进行多基因组装,从改良生物胁迫和非生物胁迫的抗逆性,到改良品质、高产等生理和农艺性状,是未来转基因小麦的研究方向。本文比较系统地总结了转基因小麦的研究成果,以期为小麦转基因研究提供大量有价值的参考信息。     

中国春背景下长穗偃麦草抗赤霉病相关基因的染色体定位

长穗偃麦草具有良好的赤霉病抗性,是小麦赤霉病抗性改良的重要种质资源。为了深入研究长穗偃麦草的赤霉病抗性并对其抗性相关基因进行染色体定位,连续两年两地于开花期通过单花滴注法对中国春-长穗偃麦草二体附加系、置换系等31份材料进行穗部接种,21d后调查发病情况;同时调查了各材料的自然发病情况。结果表明,长穗偃麦草的赤霉病抗性主效基因定位于1E和7E染色体,其中7E染色体的短臂具有良好的赤霉病抗性,2E和4E染色体具有微效抗性基因,而3E、5E和6E可能存在易感基因。     

兼抗条锈、白粉病小麦新种质观4的分子标记鉴定

将多个不同的抗病亲本及优良农艺亲本进行复合杂交,选育出抗病且农艺性状较好的小麦新品系观4.为了明确观4的抗病性及品质状况,对该品系的抗病基因及品质性状进行分子标记鉴定和分析.结果表明,观4兼抗白粉病和条锈病,其白粉病抗性主要来自亲本92R179中的Pm21基因,而条锈病抗性则主要源于YW243中的抗条锈病基因YrX;辽春10号中的高分子量麦谷蛋白优质亚基7+8也遗传到新品系观4中.因此,观4可作为优良小麦亲本应用于小麦品质和白粉病、条锈病抗性的改良.     

干旱胁迫下小麦幼苗基因表达谱的cDNA AFLP分析

为了分离和识别小麦抗旱相关基因,给小麦抗旱节水育种提供依据,以既抗旱又具备高水分利用效率的新疆春小麦主栽品种新春6号为材料,采用cDNA-AFLP技术,分析了小麦在两叶一心期干旱胁迫条件下的诱导表达基因。通过253对引物组合的筛选,共得到748个干旱胁迫特异上调表达的转录衍生片段(TDF)。对其中22条片段进行克隆、测序、Blastx比对和功能分类分析的结果表明,有18个TDFs所推导的蛋白质序列与NCBI已有序列同源,功能涉及逆境胁迫反应、发育、信号转导、抗病蛋白、跨膜转运、能量代谢等方面;有4个TDFs在NCBI找到同源序列,但功能未知。     

小麦抗白粉病基因及其分子标记研究进展

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一、应用抗病品种是防治该病的十分经济、有效的措施。近年来分子标记技术的发展为小麦抗白粉病基因的研究提供了极大的方便。目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因31个．其中对20个基因位点的25个抗白粉病基因进行了标记和作图。本文对小麦抗白粉病基因染色体定位、来源、评价利用及其分子标记研究现状进行了综述,并对分子标记在小麦抗病遗传育种中的应用进行了探讨。     

153份四川小麦主推品种和后备品系抗病基因的分子检测

为了解四川现有主栽小麦品种的抗病现状,发现并推广多抗性小麦品种,选用四川省153份小麦主要推广品种和后备品系,采用条锈菌接种诱发鉴定的方法于2018—2019和2019—2020年度进行条锈病成株期抗性鉴定与分析,同时利用已知抗病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18、Yr26、Pm21和Fhb1的分子标记分别对其进行抗条锈病、赤霉病和白粉病基因检测。结果显示,在153份供试小麦材料的条锈病成株期抗性鉴定中,两年度均表现为抗病的材料有122份,占供试材料的79.7%。分子标记检测结果表明,可能携带抗条锈病基因Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr18和Yr26的小麦材料分别有12、25、77、12、4和90份,分别占供试材料的7.8%、16.3%、50.3%、7.8%、2.6%和58.8%;可能携带抗白粉病基因Pm21的小麦材料有40份,占供试材料的26.1%;可能携带抗赤霉病基因Fhb1的小麦材料有12份,占供试材料的7.8%;有15份抗病材料未检测到本研究所测基因。     

族毛麦基因组及其在小麦改良中的应用研究进展

簇毛麦是小麦的近缘属，是小麦改良重要的基因资源。簇毛麦有益基因向小麦遗传背景的导入，主要利用小麦－簇毛麦双二倍体为桥梁亲本，通过杂交、回交等方式获得小麦异代换系、异附加系、异易位系；并且利用形态标记、细胞学标记、生化标记及分子标记对小麦遗传背景下的染色体组、染色体、染色体臂及片段进行鉴定。本文对这些方面的研究进展进行了综述，对族毛麦可利用基因进行了展望。     

小麦慢病性的遗传育种研究进展

小麦白粉病和锈病是危害小麦生产的主要病害,培育抗病品种是防治小麦白粉病和锈病最经济有效且环保的方法。慢病性通过成株期延迟病菌的侵染、生长和繁殖而表现出中等抗性．较小种专化抗性持久稳定。小麦慢锈性常由2～4个基因共同作用,慢务锈和慢叶锈分别由Yr和Lr基因复合系统（Yr或Lr基因与几个加性慢病基因互作）控制;慢白粉性表现为明显的数量性状特性,在小麦染色体中,有14对染色体与慢白粉性有关。慢病性的鉴定方法和指标尚无定论。一般认为．病程曲线下面积（AUDPC）较为可靠,而倒二叶严重度可作为简易指标。CIMMYT所采用的旨在聚合微效基因以提高小麦对锈病和白粉病的持久抗性的方法值得借鉴。