【摘 要】
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小麦白粉病（Blumeria graminis f.sp tritici,Bgt）和条锈病（Puccinia striiformis Westend f.sp.tritici,Pst）是世界各小麦产区的重要病害,严重威胁到小麦的产量和质量。我国小麦地方品种蕴含丰富的抗病基因,是进行品种抗病性改良的重要抗源。本研究对复壮30的抗白粉病基因Pm5e进行了图位克隆,并对其功能进行验证。同时,利用BSR-
【基金项目】
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国家自然科学基金项目（31371624）；
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小麦白粉病（Blumeria graminis f.sp tritici,Bgt）和条锈病（Puccinia striiformis Westend f.sp.tritici,Pst）是世界各小麦产区的重要病害,严重威胁到小麦的产量和质量。我国小麦地方品种蕴含丰富的抗病基因,是进行品种抗病性改良的重要抗源。本研究对复壮30的抗白粉病基因Pm5e进行了图位克隆,并对其功能进行验证。同时,利用BSR-Seq与比较基因组学相结合的方法,构建小麦抗条锈病基因YrMM58和YrHY1初步遗传连锁图谱。主要研究结果如下:1.以复壮30/农大015的F2:3家系为作图群体,利用比较基因组学,开发了 4个与抗白粉病基因Pm5e连锁的分子标记,构建了 Pm5e精细遗传连锁图谱,将Pm5e定位于7BL染色体上标记WGGC13290和WGGB201之间0.08 cM的遗传区间内。2.利用Pm5e基因区域的标记筛选普通小麦望水白的基因组BAC文库,对获得的3个BAC克隆进行测序,经测序组装获得162 kb的序列。利用BAC序列开发标记,对Pm5e高密度遗传图谱进一步加密,将Pm5e定位在标记WGGB2和WGGB3之间的0.04cM遗传区间内。对Pm5e定位区段内13.1 kb的基因组序列进行基因预测,发现3个可能的编码基因（Pm5e-1、Pm5e-2和Pm5e-3）。通过对Pm5e的定位区域进行序列比较,发现抗病材料复壮30中的Pm5e-1和Pm5e-3基因与感病材料中国春之间没有序列差异,而在Pm5e-2基因编码区存在2个单碱基的变异。通过单倍型变异关联分析发现Pm5e-2基因上的一个A/G SNP与抗白粉病的功能密切相关,推测编码NB-ARC-LRR结构域的Pm5e-2是Pm5e重要的候选基因。3.PCR扩增EMS诱变复壮30感白粉病突变体的3个候选基因基因组片段,测序后发现6个感病突变体在Pm5e-2基因上发生了突变。其中2个家系的Pm5e-2基因的蛋白质翻译发生了提前终止,1个家系发生了 5个氨基酸的缺失,1个家系在外显子/内含子边界上发生了突变,2个发生了氨基酸的改变,而在Pm5e-1和Pm5e-3基因上未发现功能明显丧失的突变。4.将高抗白粉病品种复壮30中的Pm5e-2基因组序列,克隆到表达载体pCAMBIA1300-Bar中,利用农杆菌介导遗传转化感白粉病小麦品种Fielder。利用白粉菌生理小种E20对T1代和T2代转基因植株进行白粉病抗性鉴定,结果表明,转基因家系16-2和27-1中分离出近免疫的抗白粉病植株,确定Pm5e-2即为Pm5e。5.对复壮30和薛早接种白粉菌E20,分析接种前和接种后不同时间段Pm5e的表达量,结果发现,在复壮30中Pm5e基因的表达可以被白粉菌E20诱导,暗示其在E20侵染小麦的过程中发挥抗病的功能。6.普通小麦孟麦58和淮阳1号高抗小麦条锈病,遗传分析表明孟麦58和淮阳1号对条锈菌CYR34（V26）的抗性都是由一对显性基因控制,暂命名为YrMM58和YrHY1。利用BSR-Seq和比较基因组学结合的方法将抗条锈病基因YrMM58和YrHY1定位在小麦染色体2AS的末端,抗条锈病基因YrMM58和YrHY1与STS标记WGGB148的遗传距离分别为7.7 cM和3.8 cM。
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