中国小麦条锈病研究达到世界领先水平

<正>记者从西北农林科技大学获悉,中国教育部高校科技创新工程重大项目"小麦与条锈菌互作的分子机理研究"项目,近日在陕西杨凌农科城通过专家鉴定,标志着中国小麦条锈     

甘肃省小麦条锈菌流行小种的RAPD标记

本研究利用160条随机引物,对甘肃省小麦条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)8个主要流行生理小种进行了RAPD片段的筛选,最终找到了4个流行生理小种条中32号、条中33号、Hybrid46-8号、shui-4的特异性RAPD标记,分别为S301、S19、S39、S36和S2140。结果表明:通过寻找小麦条锈菌生理小种的特异性RAPD片段,能从分子水平准确、快速检测小麦条锈菌各生理小种。     

小麦与叶锈菌互作前后基因组甲基化模式分析

首次使用甲基化敏感扩增多态性(MSAP)技术分析两种小麦材料近等基凶系TcLrl9及其感病亲本Thatcher 的甲基化水平,同时比较了苗期接种叶锈菌生理品种THlTr前后基因组DNA胞嘧啶甲基化模式.60对选扩引物对接种前后的小麦DNA进行全基因组筛选,共得到3 554个片段.其中998个片段是两种甲基化模式中的一种,小麦近等基因系TcLr19及其感病亲本Thatcher的甲基化水平约为28.1%.在所有的引物中,并没有直接分离得到接菌前后的甲基化模式的差异.结果初步表明,叶锈菌可能并没有诱导植物基因组DNA胞嘧啶位点的甲基化模式变化.     

小麦茎秆特性的配合力与环境互作研究

随机选用7个亲本,连续3年组配成21个双列杂交组合,研究了小麦茎秆特性的配合力与环境互作。结果表明,倒一、二和基部第一、二节间长以及倒一节间茎粗的一般配合力与环境互作显著,各节间长和基部节间茎粗的特殊配合力与环境互作均显著;上部节间长与倒一、二和基部第一、二节间茎粗的遗传以加性效应为主,而基部节间长和中部茎粗环境效应作用最大,加性效应次之。一般配合力年际间具有较高的稳定程度。特殊配合力年际间的稳定程度相对较低。最后讨论了配合力的测度和茎秆特性的遗传改良。     

TaCDPK2基因在小麦与叶锈菌互作过程中的表达分析

在本实验室前期构建的非亲和互作的SSH文库基础上,从叶锈菌侵染的小麦叶片中发现在接种后8 h表现高表达量的CDPK2-EST。CDPKs即钙离子依赖蛋白激酶,是植物细胞应对各种生物和非生物胁迫过程中承接Ca2+流变化的重要因素。为进一步研究CDPK2在小麦与叶锈菌互作过程中的表达特性,采用RT-PCR和Western-Blotting技术分别在mRNA水平和蛋白质水平对小麦受叶锈菌侵染后不同亲和性组合中CDPK2的表达谱进行了检测。结果表明,小麦CDPK2基因受叶锈菌侵染诱导,不亲和组合在接种后4 h无论在mRNA水平还是蛋白质水平该基因均表现上调表达,而转录水平的表达量在接种后16 h降至对照水平;而在蛋白水平其表达量在接种16 h达到最大,之后又恢复至对照水平。亲和组合中该基因在接种后8 h在mRNA水平略有表达,在蛋白水平其表达量在接种后8 h和16 h有上调表达但其表达量低于不亲和组合,之后又趋于对照水平。这一结果表明,小麦CDPK2基因参与了小麦与叶锈菌的互作过程,并在该过程中对提高小麦抗叶锈能力有一定作用。这一结果为深入探讨小麦CDPK2基因在小麦抵抗叶锈菌侵染中的作用及作用机制奠定了基础。     

小麦近等基因系与白粉病菌互作的生理指标研究

小麦品种百农3217感白粉病,它的一个近等基因系(Xbd/百农3217(BC7F6))含抗病基因xbd,具有抗白粉病功能。以这两个品系为试验材料,接种白粉菌,分析了0~6 d两个品系叶片中过氧化氢(H2O2)的含量和7种代谢酶的活性,这些代谢酶包括超氧化物歧化酶(SOD)、过氧化氢酶(CAT)、谷胱甘肽还原酶(GR)、谷胱甘肽过氧化物酶(GPX)、脱氢抗坏血酸还原酶(DHAR)、抗坏血酸过氧化物酶(APX)和谷胱甘肽转硫酶(GST)等。目的是探讨在白粉菌和小麦植物的互作过程中,感病、抗病植物生理指标之间的差异。试验结果表明:接种白粉病菌后,H2O2含量在感病品系中显著下降,在抗病品系中显著上升;在白粉菌侵染进程中,CAT酶活性,感病与抗病品系无明显差异;感病品系叶片内SOD、GR、GPX、APX和GST活性在接种后期显著上升,高于抗病品系;DHAR活性变化则无明显规律。在白粉病侵染小麦植株过程中,H2O2具有重要作用,多种代谢机制共同参与,各种酶的总体表现影响了H2O2含量的变化。     

小麦品种小偃9323抗条锈基因的遗传分析和分子作图

小偃9323是小偃6号的同源材料,具有早熟、抗逆性强、适应性广、抗条锈性强等许多优良的生物学特性。为明确其抗条锈性及遗传规律,利用当前流行的中国条锈菌小种CYR32对抗病品种小偃9323与感病品种铭贤169及其杂交后代F₁、F₂、F₃和BC₁代进行苗期抗条锈性遗传分析,并对其抗条锈基因进行SSR分子标记。结果表明,小偃9323对CYR32小种具有良好的抗性,由1对隐性基因所控制。利用F₂代分离群体,筛选到6个与抗病基因连锁的SSR标记,分别是Xwmc807、Xbarc3、Xwmc684、Xwmc201、Xwmc553和Xwmc179;该抗病基因位于小麦6AL染色体上,其最近的标记为Xwmc201和Xwmc553,遗传距离分别是2.6 cM和3.7 cM。分析表明,该基因不同于已知抗条锈基因,暂被命名为YrXY9323。用YrXY9323两侧遗传距离最近的标记Xwmc201和Xwmc553对42个黄淮麦区主栽小麦品种进行分子检测,结果表明有19%的品种具有与YrXY9323相同的标记位点。本结果对YrXY9323在小麦抗条锈病育种中的应用提供了理论依据。     

小麦抗条锈病基因的研究进展

条锈病是由条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)引起的我国最重要的小麦病害之一,由于小麦条锈菌的高度变异性,加之大面积种植单一抗病品种,致使其丧失原有抗性.因此抗小麦条锈病基因的研究在小麦抗病品种选育中起到举足轻重的作用.本文通过对小麦抗条锈病基因的来源,基因定位,分子标记,基因克隆,基因聚合等方面进行阐述,为小麦抗条锈病育种提供理论依据.     

中外小麦品种光温互作效应比较研究

来源不同的参试冬小麦品种 (春小麦品种 )具有对春化 (日长 )反应敏感性远大于对日长(春化 )反应的一般特征。但英国冬小麦兼有中国超强冬性品种的短日效应和冬性品种的春化累积量 ;美国冬性品种则兼有中国强冬性品种的春化累积量和冬性品种的长日反应特性。英、澳春性小麦对春化作用也有微弱反应 ,类似中国南方冬播春性小麦。中国中熟冬麦区温光条件与英美品种温光特性的差异是引种生育期较长、成熟偏晚的主要原因     

小麦磷效率相关性状配合力与环境互作分析

为了研究小麦磷效率相关性状的配合力与环境互作,随机选用8个亲本,组配成28个双列杂 交组合在两种环境条件下进行试验。结果表明,所有4个性状的一般配合力与环境互作和特殊配合 力与环境互作均达极显著水平;子粒全磷含量以环境效应的作用最大,非加性效应与环境互作次之; 叶片和茎秆磷含量以及磷素利用效率以非加性效应与环境互作为主,非加性效应次之;除子粒全磷 含量外,其它3个性状的一般配合力和特殊配合力稳定性都较低,在50％以下。最后讨论了配合力的 测度和不同器官磷含量与磷素利用效率的关系。     

条锈菌诱导的小麦bZIP转录因子基因的克隆及表达分析

采用电子克隆和RT-PCR方法,从条锈菌诱导的小麦品种水源11的cDNA中分离到一个编码bZIP转录因子基因的cDNA序列,暂被命名为TabZIP。TabZIP包含一个完整的1 071 bp的开放阅读框,编码356个氨基酸,具有典型的bZIP保守结构域;与水稻、玉米、拟南芥等植物bZIP蛋白的氨基酸序列相似性较高;TabZIP基因在小麦根中的表达量丰富,而在茎和叶中表达量很小;在小麦与条锈菌非亲和组合中,TabZIP基因高水平表达,而在亲和组合中没有明显的变化;防卫相关激素乙烯、茉莉酸也可诱导该基因的快速上调表达,表明TabZIP可能通过乙烯、茉莉酸信号途径介导小麦对条锈病的防御反应。     

条锈菌诱导的小麦MBF1转录辅激活因子基因的克隆及其特征分析

应用电子克隆和RT-PCR方法,从小麦叶片中分离出一个条锈菌诱导的编码MBF1基因的cDNA序列,暂被命名为TaMBF1a。TaMBF1a包含一个完整的429 bp的开放阅读框,编码142个氨基酸,具有MBF1保守结构域;小麦TaMBF1a氨基酸序列与水稻OsMBF1相似性达92%,与拟南芥AtMBF1a相似性达80%。TaMBF1a编码的蛋白可能是核蛋白,且该基因在小麦根、茎、叶组织中表达量基本一致。在小麦与条锈菌的亲和、非亲和互作中,TaMBF1a基因均受条锈菌诱导高水平表达,且非亲和组合表达量高于亲和组合。外源植物激素水杨酸、乙烯、脱落酸也可诱导该基因快速上调表达,表明TaMBF1a可能通过水杨酸、乙烯等信号途径参与小麦对条锈菌的防御反应。     

栽培模式可影响小麦条锈菌群体结构

<正>云南农业科技人员近年来对不同栽培模式(净栽和混栽)下采集的113份感染小麦条锈病的新鲜叶片,从罹病叶片中直接提取罹病组织的DNA,利用我国及云南省的5个小麦条锈菌主要流行小种(条中32,条中29,条中31,条中23和水源类型)特异的分子标记对小麦条锈菌生理小种进行分子检测,以明确不同栽培模式对小麦条锈菌群体结构的影响。     

小麦光敏色素互作因子TaPIF4基因的克隆与表达分析

为研究小麦光敏色素互作因子TaPIF4基因的结构、特性以及在小麦中的具体功能,从小麦中克隆TaPIF4基因并进行生物信息学分析,采用实时荧光定量PCR(qRT-PCR)分析该基因在48 h内的节律表达及在低温、干旱、高盐和脱落酸(ABA)处理条件下的表达模式,推测其可能参与的生物学过程。结果表明,TaPIF4基因的开放阅读框为1 053 bp,编码350个氨基酸,所编码的蛋白在C端含有1个b HLH结构域。TaPIF4蛋白的b HLH结构域保守程度高,在进化关系上与粗山羊草的PIF4-like蛋白最近。TaPIF4基因的表达具有昼夜节律性,在光照条件下表达量低,在黑暗条件下表达量高。TaPIF4基因在外源ABA处理下表达被明显抑制;在干旱处理下,短时间内其表达量升高,之后下降;冷处理下,表达模式与干旱处理相反;盐处理下,其表达无明显规律。推测TaPIF4基因可能参与植物ABA、干旱、低温胁迫的信号通路。     

小麦ERF转录因子W17互作蛋白的筛选和解析

来自小麦的ERF转录因子W17基因参与胁迫应答,过表达W17可显著提高转基因拟南芥的抗旱性和抗病性。本研究构建了小麦cDNA文库,通过酵母双杂技术筛选W17的互作蛋白,以期进一步解析ERF蛋白的作用机制。将pGBKT7-W17质粒、pGADT7和小麦文库混合转入酵母细胞AH109,在SD/–Trp/–Leu/–His/–Ade营养缺陷型平板上培养,挑选直径大于2 mm的克隆,在SD/Raf/Gal/X-gal平板上划线培养,筛选蓝色克隆。将筛出的克隆测序、BLAST分析,得到4类与W17相互作用的候选蛋白,分别是胁迫相关功能蛋白、翻译后修饰蛋白、1,5-二磷酸核酮糖羧化酶/加氧酶(Rubisco)大亚基/小亚基以及功能未知蛋白。互作验证表明,Hsp90和PPR蛋白与W17有相互作用关系。这些候选蛋白参与信号转导或免疫过程,暗示W17在植物的逆境信号转导、下游基因转录调控,甚至在翻译过程都有重要作用。     

温光互作对小麦品种发育效应的研究 Ⅱ.温光对品种苗穗期作用力与…

通过品种对温光互作反应的作用力分析和回归分析，看出供试的南方北方１７个品种可分为光敏感类群（春性，强春性），温敏感类群（冬性，强冬性），温光兼敏感类群（半冬性）。在具有不同程度春化效应的品种中，温光作用的先后也有三种类型，即春化光照并进型（半冬性），春化半提前型（冬性，强冬性），春化提前型（超强冬性、春化要求６０天以上的晚熟品种）。     

间作小麦光合性能对地上地下互作强度的响应

本研究旨在探讨地上地下互作强度对间作小麦光合性能的影响,为进一步揭示间作体系作物产量优势的光合机制提供依据。2015—2017年连续3年在河西绿洲灌区进行田间试验,以小麦间作玉米为研究对象,设置地下部3种互作强度:根系不分隔(完全地下互作处理, W/M)、300目尼龙网分隔(部分地下互作处理, NW/M)和0.12 mm塑料布分隔(无地下互作处理,PW/M),以及地上部高、低玉米密度(M1、M2)2种互作强度,同时设置相应单作处理。结果表明,小麦间作玉米共生前期和后期完全地下互作处理促使小麦净光合速率(P_n)显著提高,且共生后期玉米密度的提高促使完全地下互作效应增强,进一步提高了小麦P_n。小麦间作玉米共生前、中和后期,完全地下互作处理可显著提高小麦叶片气孔导度(G_s)、胞间CO_2浓度(Ci),且玉米密度提高对共生前期完全地下互作处理和部分地下互作处理小麦Gs的增加起到促进作用。在共生前期、后期完全地下互作和部分地下互作处理保持了较低的Tr。间作完全地下互作处理有助于小麦叶日积(LAD)的增加,且随着生育进程的推进,提高比率越大。完全地下互作处理使共生中期间作小麦叶片相对叶绿素含量值(SPAD)显著增加,有利于光合强度的提高。间作小麦具有显著的增产效应,完全地下互作处理中小麦籽粒产量达到相应单作产量的76.8%,具有显著提高间作群体籽粒产量的优势,且地上部互作强度增强有利于完全地下互作处理正效应的发挥。地上地下互作强度是影响间作小麦光合性能的重要因素之一,在生产实践中可通过调节地上地下互作强度的强弱来优化低位作物光合性能。     

温光互作对小麦品种发育效应的研究——Ⅱ.温光对品种苗穗期作用力与回归分析

通过品种对温光互作反应的作用力分析和回归分析,看出供试的南方北方17个品种可分为光敏感类群(春性,强春性),温敏感类群(冬性、强冬性),温光兼敏感类群(半冬性)。在具有不同程度春化效应的品种中,温光作用的先后也有三种类型,即春化光照并进型(半冬性),春化半提前型(冬性,强冬性),春化提前型(超强冬性、春化要求60天以上的晚熟品种)。     

不同抗性小麦根与菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)互作的表型特征

菲利普孢囊线虫(Heterodera filipjevi)是最近在我国新发现的小麦病原线虫,在黄淮冬麦区对小麦生产构成威胁。2009-2011年2个生长季在河南省许昌市进行的田间病圃抗性鉴定中,小麦－黑麦6R(6D)染色体代换系(带有抗病基因CreR)对H. filipjevi Hfc-1致病型表现高抗反应型(HR),小麦品种太空6号表现中抗反应型(MR),其亲本品种豫麦49表现高感反应型(HS)。利用Pluronic F-127胶体为介质,研究了不同抗性小麦品种根尖对线虫的吸引性。结果显示,无论品种的抗性水平如何,其根尖单独存在时均能够吸引线虫的二龄幼虫;当3个品种(系)的根尖同时存在时,6R(6D)根尖吸引的二龄幼虫数量显著少于太空6号和豫麦49。采用酸性品红－次氯酸钠染色法观察线虫对根系的侵染,发现不论抗性水平高低,二龄幼虫都能侵入寄主根的组织,但至侵染后期,6R(6D)和太空6号根中的线虫数量显著少于豫麦49。这些结果表明,虽然线虫能够侵入抗病品种的根组织,但是大部分二龄幼虫却不能继续发育而形成孢囊。这为了解小麦对H. filipjevi的抗性机制提供了实验证据。     

抗小麦黄矮病相关蛋白激酶TiDPK1与BYDV外壳蛋白的互作

小麦黄矮病是由大麦黄矮病毒(Barley yellow dwarf virus, BYDV)引起的小麦重要病毒病。分离于小麦–中间偃麦草易位系的蛋白激酶编码基因TiDPK1, 是一个抗小麦黄矮病相关基因。本文报道利用酵母双杂交技术和双分子荧光互补技术对TiDPK1与BYDV外壳蛋白(coat protein, CP)互作的研究结果。酵母双杂交分析结果表明, TiDPK1能够与BYDV-GAV、-PAV株系的CP互作, 双分子荧光互补分析结果进一步表明, TiDPK1可与BYDV的CP互作、产生双分子荧光互补信号, 说明TiDPK1确可与BYDV CP相互作用, 该结果对了解TiDPK1在小麦抗BYDV反应机制具有一定意义。