【摘 要】
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条锈病是世界上多个国家和地区普遍发生的小麦病害之一。由于条锈菌毒性变异快和单一抗病品种的大面积种植,致使抗病品种抗性很容易丧失。防治该病最经济、有效和安全的措施是培育和利用抗病品种,而优异的小麦条锈病抗源及抗病基因是小麦抗病育种的基础。普通小麦-滨麦草衍生系M8664-3对中国小麦条锈菌多个主要流行小种具有全生育期抗性,尤其对条锈菌CYR33在苗期会产生过敏性坏死反应。本研究在前期已经将M8664
【基金项目】
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国家重点研发计划(2018YFD0200500,2018YFD0200403); 国家自然科学基金(K3050218023); 陕西省技术创新引导专项(2017CGZH-HJ-01); 旱区作物逆境生物学国家重点实验室开放课题基金(CSBAA2019007);
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条锈病是世界上多个国家和地区普遍发生的小麦病害之一。由于条锈菌毒性变异快和单一抗病品种的大面积种植,致使抗病品种抗性很容易丧失。防治该病最经济、有效和安全的措施是培育和利用抗病品种,而优异的小麦条锈病抗源及抗病基因是小麦抗病育种的基础。普通小麦-滨麦草衍生系M8664-3对中国小麦条锈菌多个主要流行小种具有全生育期抗性,尤其对条锈菌CYR33在苗期会产生过敏性坏死反应。本研究在前期已经将M8664-3对CYR33的抗病基因Yr M8664-3定位于小麦4AL染色体的基础上,进行Yr M8664-3定位区间内抗病相关基因的筛选及其功能验证,主要取得如下研究结果:1.M8664-3接种条锈菌CYR33后产生了明显的坏死斑。组织病理学观察表明,M8664-3显著抑制了CYR33的生长发育,产生了强烈的活性氧迸发和过敏性坏死反应。将Yr M8664-3的定位区间与中国春全基因组序列对比分析,得到有类似抗病结构域的基因19个。对这19个基因进行初步实时荧光定量分析,选择表达量明显上升和明显下降的基因进行大麦花叶病毒诱导的基因沉默(BSMV-VIGS)功能验证,发现Ta_Pes_BRCT(暂命名)和Ta LRP(暂命名)两个基因与小麦抗条锈病相关。2.Ta_Pes_BRCT的序列分析表明,Ta_Pes_BRCT编码一个具有Pescadillo_N和BRCT两个结构域的蛋白,这两个结构域都与DNA损伤修复和损伤应答有关。定量分析表明,Ta_Pes_BRCT在M8664-3接种CYR33后表达量下降。BSMV-VIGS验证结果表明,Ta_Pes_BRCT沉默之后的植株叶片上产生了明显的孢子堆。组织病理学观察结果显示Ta_Pes_BRCT沉默后对条锈菌生长的抑制作用明显减弱。Ta_Pes_BRCT在高温(37℃)处理下表达受到抑制,在模拟干旱(PEG6000)处理下被诱导表达;说明Ta_Pes_BRCT的抗病反应有可能参与了植物抗旱和高温调控的过程。3.Ta LRP的序列分析表明,Ta LRP编码一个有连续三段亮氨酸重复序列的跨膜蛋白。定量分析表明,Ta LRP在M8664-3接种CYR33后表达量上升。BSMV-VIGS验证结果表明,Ta LRP沉默之后的植株叶片上产生了明显的孢子堆。组织病理学观察结果显示Ta LRP沉默后对条锈菌生长的抑制作用明显减弱。在茉莉酸(JA)处理下Ta LRP表达受到抑制,而在乙烯(ET)和模拟干旱(PEG6000)模拟干旱处理下被诱导表达,说明Ta LRP的抗病反应可能与ET和JA代谢通路相关,也可能参与植物抗旱的过程。
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