基因枪法介导转人工合成Rs-AFP2基因小麦的获得和检测

萝卜（Raphanus sativus）抗菌肽Rs—AFP2在体外强烈抑制小麦赤霉病菌（Fusarium graminenrum）、黄色镰孢菌（Fusarium culmorum）、烟草赤星病（Alternaria longipes）的菌丝生长。为了研究Rs-AFP2在小麦抗病育种上的应用潜力,人工合成了Rs-AFP2基因。通过基因重组技术（包括限制性内切酶酶切和连接）,将人工合成的R以FP2基因替代单子叶高效组成型表达栽体pAHC25中的GUS基因,构建了R￡AFP2基因的单子叶高效表达栽体pUAFP2。该栽体除携带受Ubiquitin启动子控制的Rs-AFP2基因表达盒外,还具有1个受Ubiqutin启动子控制的Bar基因表达盒,后者可为后续利用除草剂Bialaphos筛选转化再生植株提供抗性;采用基因枪法轰击小麦品种扬麦12、济麦19、晋麦47和豫麦34幼胚共4042个,经过2～3次Bialaphos筛选,最终获得扬麦12再生植株316株;利用高效表达栽体pUAFP2的Bar和Rs-AFP2基因的特异引物对上述成活的转化植株进行PCR检测,获得Bar和Rs-AFP2基因均为阳性的植株58株,转化率为1．43％。     

小麦多基因聚合体YW243的改良与利用

YW243是兼抗白粉、黄矮、三锈5种病害的普通小麦新种质。将其与农艺性状优良的丰产品种进行回交转育，选育出丰产、抗病的小麦新品系CB031、CB032、CB034和CB035。对这些新品系与YW243及回交亲本的抗性、品质、丰产性进行鉴定、比较分析，并用分子标记解析它们抗病性的遗传基础及其决定品质的高分子量麦谷蛋白亚基组成。结果表明，CB031是抗白粉病高产小麦新品系，至少含抗白粉病基因Pm2+6和高分子量麦谷蛋白亚基1, 7+9, 2+12；CB032和 CB034均为白粉病、条锈病免疫的小麦新品系，CB032至少含抗白粉病基因Pm2+Pm4+Pm21、抗条锈病基因YrX 4个基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 2+12；CB034至少含Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+9, 5+10；CB035为免疫白粉病的优质小麦新品系，至少含Pm2+6+Pm21基因和高分子量麦谷蛋白亚基7+8, 2+12。CB031、CB032、CB034和CB035的穗粒性状、千粒重和秆高等农艺性状均较YW243有所改善。YW243是一个优良性状易于遗传、不良性状易于改造的育种亲本，有良好的应用前景。     

病原诱导的小麦转录因子TaERF1b基因的分离和表达

 【目的】研究一个病原诱导的小麦ERF转录因子基因在对纹枯病菌、赤霉病菌防御反应中的作用。【方法】应用生物信息学、RT-PCR、RACE方法,从赤霉病菌诱导的小麦中,分离ERF转录因子基因的全长cDNA序列;利用半定量RT-PCR方法,分析该基因对小麦纹枯病菌、赤霉病菌及MeJA、ET和SA处理的应答表达情况。【结果】从赤霉病菌诱导的抗赤霉病小麦品种苏麦3号cDNA中,分离出1个编码ERF转录因子基因的全长cDNA序列。该基因暂被命名为TaERF1b,编码由280个氨基酸组成的蛋白质TaERF1b。TaERF1b具有保守的ERF/AP2结构域,但TaERF1b蛋白全长氨基酸序列与已克隆的ERF蛋白同源性较低（＜36.5%）。TaERF1b基因表达分析的结果表明,纹枯病菌、赤霉病菌侵染可快速诱导抗病小麦中TaERF1b基因的上调表达,该基因转录表达水平在防卫相关激素乙烯、茉莉酸处理早期显著增强,而且TaERF1b对外源乙烯、茉莉酸处理的响应时期早于对纹枯病菌、赤霉病菌的响应时期。【结论】分离出一个受病原诱导的小麦ERF新基因TaERF1b,其编码蛋白TaERF1b为植物ERF转录因子家族的一个新成员,可能通过茉莉酸、乙烯信号途径介导小麦对纹枯病菌、赤霉病菌的防御反应。     

转Rs-AFP2基因小麦的分子分析及其纹枯病抗性

Rs-AFP2属于r-硫堇类抗菌肽,主要通过形成离子通道直接破坏细胞来杀灭病原菌。本研究通过基因枪介导法结合对目标基因的分子检测,证明已将外源Rs-AFP2基因转入小麦推广品种扬麦12中。通过逐株抗纹枯病接种鉴定、PCR、PCR-Southern blot、Southern blot和 RT-PCR/荧光定量RT-PCR(Q-RT-PCR)分析,对转Rs-AFP2基因小麦T₁至T₄代植株跟踪检测。结果表明,Rs-AFP2在转基因小麦中能够稳定遗传,以单拷贝整合到小麦基因组中,遗传方式符合孟德尔遗传规律,并能在转录水平上表达。对转Rs-AFP2基因小麦的抗病性、主要农艺性状以及Rs-AFP2表达活性分析结果表明,与受体扬麦12相比,Rs-AFP2表达活性高的转基因小麦植株对纹枯病抗性有明显提高,其抗病性可以遗传,而主要农艺性状没有明显差异,证明可以利用Rs-AFP2基因和基因工程途径创制抗纹枯病小麦新种质。