我国小麦条锈菌体细胞遗传重组的分子证据

 小麦条锈病是影响我国小麦生产的重要病害之一,条锈菌毒性变异是引致小麦品种抗病性丧失的主要原因。本文应用SSR分子标记技术,研究了陇南越夏区小麦条锈菌群体遗传结构,以期寻找条锈菌群体遗传重组的分子证据。研究结果表明,陇南地区小麦条锈菌群体遗传多样性比较丰富而遗传分化较小,遗传变异主要存在于群体内部,而在群体之间,遗传多样性有显著的差异。在11对SSR引物中,有4对能够检测到陇南地区小麦条锈菌群体存在遗传重组,而且重组体出现的频率不同,CPS15揭示的条锈菌重组体出现的频率为20.0%,CPS34揭示的条锈菌重组体出现的频率为18.5%,RJ20揭示的条锈菌重组体出现的频率为12.8%,RJ18揭示的条锈菌重组体出现的频率为15.0%,陇南地区小麦条锈菌群体重组体出现频率平均为16.6%。本文揭示的遗传重组现象表明陇南地区条锈菌体细胞结合十分普遍,由此推测我国小麦条锈菌在自然条件下通过遗传重组而导致毒性变异的可能性。     

小麦过氧化物还原酶基因TaPrx的克隆与功能初步分析

 【目的】克隆TaPrx基因并对其在小麦与条锈菌互作中的功能进行初步分析。【方法】利用PCR方法结合RACE技术在cDNA文库中筛选得到TaPrx基因的全长序列并进行生物信息学分析,然后克隆至pET-32a(+),转化E.coliBL21(DE3)后用IPTG进行诱导表达。通过Real-time RT-PCR进行表达模式分析。【结果】得到TaPrx基因的全长序列688 bp,ORF489 bp,编码162个氨基酸残基,分子量17.36 kD,等电点5.32,含一个保守的半胱氨酸残基（Cys）,不含信号肽及跨膜结构域,亚细胞定位94%的可能性在细胞质。TaPrx融合蛋白分子量38 kD,最佳IPTG诱导浓度0.05 mmol?L-1,20℃诱导20 h可得到最大量的融合蛋白。Real-time RT-PCR分析表明TaPrx基因在小麦与条锈菌的亲和与非亲和互作中均受诱导表达,分别在接种后24 h、18 h达到表达高峰。【结论】获得了TaPrx基因特异性的多克隆抗体;TaPrx基因受条锈菌诱导表达,可能参与了小麦与条锈菌互作。但是否参与了小麦受条锈菌侵染后产生的ROS的清除与调节仍需进一步验证。     

条锈菌诱导的小麦抑制差减杂交文库构建及其表达序列标签研究

 利用抑制差减杂交技术构建了条锈菌(Puccinia striiformis)诱导的小麦叶片cDNA文库。文库质量检测表明:差减杂交效率较高,质量较好。用DNAStar 5.0对172条高质量的ESTs进行聚类,共获得120个contigs。对功能已知的contigs分类,能量和初级代谢类占32.5%,其中与光合作用相关的基因出现频率最高;参与膜及转运、抗病与防御的基因分别位于第二、三位;次生代谢、蛋白质合成加工和细胞结构建成的基因较少。通过分析抗病相关基因,初步推测HR和SAR可能为小麦抗条锈病过程中的2种抗性形式。最后利用RT-PCR对4条感兴趣基因进行分析,明确其在抗病过程中的表达模式。     

西藏小麦条锈菌群体结构与遗传多样性

为查明西藏小麦条锈菌Puccinia striiformis f. sp. tritici群体结构和遗传多样性,采用中国鉴别寄主和近等基因系鉴别寄主,以及竞争性等位基因特异性PCR-单核苷酸多态性（kompetitive al-lele specific PCR-single nucleotide polymorphism,KASP-SNP）分子标记对2017年采自西藏的150个小麦条锈菌菌系分别进行表型分析和基因型分析。表型分析结果显示,中国鉴别寄主将150个菌系区分为 12 个已知小种、6 个已知致病类型和 13 个未知致病类型,所有菌系均不能侵染中四和Triticum spelta album鉴别寄主。近等基因系鉴别寄主将150个菌系区分为88个毒性类型,这些毒性类型均不侵染携带抗性基因Yr5、Yr10或Yr15的品种。基因型分析结果显示,26对引物将150个菌系划分为73个基因型,表明西藏小麦条锈菌群体基因型丰富。基因流分析结果表明,波密县与洛扎县小麦条锈菌亚群体之间的基因流N_m最高,达5.86,米林县西部与波密县、洛扎县、巴宜县、米林县东部条锈菌亚群体之间的N_m较低,分别为0.25、0.34、0.42和0.67,表明西藏不同地区条锈菌群体之间基因交流强度差异较大。说明西藏作为我国小麦条锈病的独立流行区,条锈菌群体毒性结构复杂,遗传多样性高。     

三唑类杀菌剂Folicur与Caramba防治小麦白粉病的研究

通过室内苗期和成株期田间小区试验,测定了不同浓度的Folicur和Caramba对小麦白粉病的防治效果。结果表明,苗期1.15mL/L的Folicur,3.75mL/L的Caramba对小麦叶片具有很好的保护作用,对已发病的小麦叶片能够抑制叶片内病菌的生长。成株期发病前施药,Folicur和Caramba对小麦白粉病的防治效果分别为86.57%和82.09%,均高于常规用量粉锈宁的防治效果(68.16%);发病后用药,防治效果可达68%以上,仍高于常规用量粉锈宁的防治效果(65.74%)。     

农杆菌介导短柄草遗传转化体系的建立

为了探索短柄草的遗传转化体系,以二倍体短柄草ABR 6为受体材料,通过对诱导培养基类型、潮霉素筛选浓度和根癌农杆菌侵染浓度等参数的优化,建立了农杆菌介导短柄草遗传转化体系。结果表明,来源于未成熟胚的胚性愈伤组织在LS培养基上诱导率最高,达76.27%,最佳Hpt筛选浓度为40 mg·L^-1,最佳农杆菌侵染浓度为OD₆₀₀=0.6,在此条件下ABR 6的转化效率可达5%;通过PCR检测12株抗性植株,发现7株能扩增出Hpt基因（845 bp）条带;通过荧光显微镜观察转基因植株叶片,发现绿色荧光蛋白的表达,进一步证实了转基因植株的可靠性。     

小麦条锈菌夏孢子和芽管细胞核荧光染色技术

用荧光染料DAPI研究结果表明,小麦条锈菌夏孢子染核的最适浓度为5μg/mL,染色时间为3min;夏孢子芽管染核的适宜浓度为3μg/mL,染色时间为2～3min。本研究还发现DAPI对分属于5个亚门中的30种植物病原真菌的孢子(孢子囊)、芽管和菌丝同样具有较好的染核效果。     

不同药剂和农业措施对油菜菌核病的防治研究

通过在陕西关中和陕南不同生态区试验研究,结果表明,多菌灵、戊唑醇、速克灵均可作为防治油菜菌核病的有效药剂,但以速克灵效果最好,防效达到80%以上;其施药期为油菜初花-盛花期,施药次数以2次为宜,间隔7～10 d茎叶面喷施.进行药剂防治的同时,在油菜终花初期采取摘除主茎1～1.2 m以下"三叶"措施能进一步提高对菌核病的...     

小麦抗条锈基因Yr52在品种改良中的应用

【目的】 评价小麦高温成株期（high temperature adult plant,HTAP）抗条锈病基因Yr52在生产中的应用价值,选育出农艺性状优良并高抗小麦条锈病品系,为充分利用现有高温成株期抗病资源、提高相关产量性状奠定基础。【方法】 通过回交和自交结合分子标记辅助选择育种方法,将小麦抗条锈病基因Yr52转育到轮选987（LX987）、百农矮抗58（AK58）和邯6172（H6172）中。在四川绵阳和陕西杨凌鉴定圃,用小麦条锈菌流行生理小种CYR32、CYR33和CYR34混合侵染,鉴定抗病基因载体品系和受体品种以及它们的高代家系的成株期抗病性。比对中国春参考基因组,结合Yr52两翼SSR分子标记Xcfa2040（6.8 cM-Yr52）和Xbarc182（1.2 cM-Yr52）,在目标基因物理区间内寻找35K SNP芯片标记,并开发成dCAPS和KASP分子标记,对BC₂F_5:6高代群体进行抗条锈病基因Yr52的检测。【结果】 抗病性鉴定和农艺性状评价表明,在19个具LX987背景的BC₂F_5:6家系中,抗条锈性表现为高抗（IT=0—3,DS=1%—20%）有11个,中抗（IT=4—6,DS=15%—30%）有8个,平均千粒重（TKW）、每穗穗粒数（KPS）、单株有效分蘖（PTN）、株高（PH）和穗长（SL）分别为45.33 g、46粒、7个、113.26 cm和10.05 cm。4个具AK58背景BC₂F_5:6家系全部表现高抗（IT=0—3,DS=5%—25%）;平均TKW、KPS、PTN、PH和SL分别为44.67 g、48粒、7个、96.54 cm和10.17 cm。5个具H6172背景的BC₂F_5:6家系全部表现高抗（IT=0—3,DS=5%—20%）;平均TKW、KPS、PTN、PH和SL分别为43.74 g、49粒、8个、109.72 cm和10.06 cm。分子标记检测结果表明,Yr52两翼连锁的分子标记Xbarc182、Xcfa2040和Xwmc557在后代群体中的检出率分别为78.57%、66.67%和66.67%,并成功开发出1个dCAPS标记Xdcaps-Yr52-1和1个KASP标记Xkasp-Yr52-1,两者在群体中的检出率分别为73.68%和41.67%。通过比较高抗（IT=0—3）与中抗（IT=4—6）水平家系的农艺性状,结果表明,IT在0—3的家系平均TKW（P>0.05）、PTN（P>0.05）和KPS（P<0.05）高于中抗水平的家系。结合各亲本抗病性和农艺性状筛选出PH为80—105 cm、PTN≥6个、KPS≥45粒、TKW≥42 g、SL≥8 cm的材料共5份。【结论】 Yr52仍对当前主要流行小种具有成株期抗性;将Yr52导入中国主栽感病小麦品种中,选育出综合抗病性和农艺性状良好的高代材料可用于培育多基因聚合的品种,丰富抗病基因的多样性,并实现持久利用。     

小麦种质P10078的成株期条锈病抗性特征及遗传规律

为明确小麦抗病种质P10078的抗条锈病特征及抗病遗传规律,利用4个小麦条锈菌小种CYR32、CYR33、V26/CM42和Sull-7对P10078进行了苗期分小种鉴定,并分别在陕西杨凌人工接种病圃和甘肃天水自然诱发病圃连续多年对P10078与感病品种铭贤169及其杂交后代(F_1、F_2、F_(2∶3))进行成株期抗条锈病鉴定。结果发现,P10078苗期对CYR32、V26/CM42表现为感病(IT:7~8),对V26/CM42和Sull-7表现为抗病(IT:2),成株期对混合小种表现为高度抗病(IT:1,S:1%),表明P10078为包含全生育期抗病基因的成株期抗病品种;F_2抗感分离比为3∶1,F_(2∶3)抗感分离比为1∶2∶1,表明P10078成株期抗性由一对显性主效基因控制。P10078所含抗条锈基因为未知抗性基因。