【摘 要】
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小麦条锈病和白粉病是我国小麦上最重要的两种病害,培育和种植抗病品种是防治小麦条锈病和白粉病最经济、有效和环保的措施。但是由于我国小麦品种的抗源单一化和病原菌毒性的高度变异性,品种的抗病性在生产实践中往往难以得到持久利用。因此,明确小麦抗条锈病和白粉病的分子机制,对于病害的控制和品种抗性的持久利用都具有重要意义。小麦品种兴民318苗期对条锈病和白粉病表现高抗,通过对其进行蛋白组学分析,从中筛选出了一
【基金项目】
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国家重点研发计划(2016YFD0300705,2018YFD0200404); 国家自然科学基金(K3050218023);
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小麦条锈病和白粉病是我国小麦上最重要的两种病害,培育和种植抗病品种是防治小麦条锈病和白粉病最经济、有效和环保的措施。但是由于我国小麦品种的抗源单一化和病原菌毒性的高度变异性,品种的抗病性在生产实践中往往难以得到持久利用。因此,明确小麦抗条锈病和白粉病的分子机制,对于病害的控制和品种抗性的持久利用都具有重要意义。小麦品种兴民318苗期对条锈病和白粉病表现高抗,通过对其进行蛋白组学分析,从中筛选出了一个在小麦与条锈病和白粉病互作过程中发挥作用的基因。在对该基因进行生物信息学分析的基础上,利用q RT-PCR分析其在小麦与条锈病和白粉病互作过程的表达情况;然后利用病毒介导的基因沉默技术对该基因进行了初步的功能分析;同时对其进行激素和非生物胁迫的表达分析,主要取得以下研究结果:1.生物信息学分析表明,该基因的开放阅读框(ORF)包含684个碱基,编码227个氨基酸;基因结构中不包含跨膜结构域和信号肽;基因中含有Rsf S保守结构域,与大麦的Rsf S保守结构域的相似度高达95%,初步命名为TaRsfS。利用在线软件推测该基因位于细胞质。2.qRT-PCR分析TaRsfS在小麦品种水源11接种条锈菌和白粉菌后不同时间点的表达特征,结果表明,在水源11与条锈菌CYR31的亲和组合和水源11与CYR23的非亲和组合中基因都上调表达,但在非亲和组合中,接种后96 h时,基因的表达量明显上调;在亲和组合中,基因的表达量无明显变化。接种白粉菌E09后,基因的表达量一直处于上调的趋势,且上调的倍数逐渐增大。3.利用病毒诱导的基因沉默技术抑制TaRsfS基因在小麦品种水源11中的表达。在接种条锈菌CYR31后,叶片上条锈菌夏孢子堆数量增多,植株的感病性增强;组织学观察显示,TaRsfS沉默植株内条锈菌菌丝比未沉默植株中扩展面积更大,表明TaRsfS在小麦与条锈菌互作的过程中正向调控小麦对条锈病的抗性。接种白粉菌E09后,沉默植株的抗病性增强,小麦叶片上的白粉菌孢子堆减少,组织学结果表明,TaRsfS沉默植株内白粉菌菌丝扩展受到抑制,表明在小麦抗白粉病的过程中TaRsfS主要以负向调控的方式起作用。以上结果说明TaRsfS基因在小麦抗条锈病与白粉病的过程中发挥着重要作用,但在小麦对两种病害的抗性过程中所起到的调控方式不同。4.对TaRsfS基因进行激素及非生物胁迫处理,结果表明,水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、脱落酸(ABA)、乙烯(ET)都能诱导TaRsfS基因的表达,但是在ET诱导后上调表达更明显;在非生物胁迫处理过程中,高温和干旱处理诱导TaRsfS上调表达,盐处理则诱导基因下调表达。说明TaRsfS能够响应多种激素和非生物胁迫刺激。同时对该基因在小麦植株的根、茎、叶分布情况进行检测,结果表明,该基因在植物的根、茎、叶中都存在,但在叶片中含量最多,在茎中含量最少。
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