【摘 要】
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由小麦专化型条形柄锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的小麦条锈病是我国第二大粮食作物小麦的一种重要病害。得益于我国小麦病害研究工作者多年的不懈努力,目前对于该病害制定了一系列有效的防治措施。其中,通过研究小麦条锈菌的感病机制而创制广谱持久的抗病品种是目前新兴的一种防治策略。从理论的角度而言,从条锈菌入侵小麦的源头入手,更有助于我们理解条锈菌与小麦的互作关
【基金项目】
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国家自然科学基金资助下完成的(NO.31401689);
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由小麦专化型条形柄锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的小麦条锈病是我国第二大粮食作物小麦的一种重要病害。得益于我国小麦病害研究工作者多年的不懈努力,目前对于该病害制定了一系列有效的防治措施。其中,通过研究小麦条锈菌的感病机制而创制广谱持久的抗病品种是目前新兴的一种防治策略。从理论的角度而言,从条锈菌入侵小麦的源头入手,更有助于我们理解条锈菌与小麦的互作关系;从实践的角度而言,该策略能够克服条锈菌变异频繁的客观障碍。因此本实验从小麦候选感病基因TaBln1和TaBln4着手,通过转录表达分析和VIGS技术等验证其感病相关性,随后通过亚细胞定位和预期互作靶标的验证等实验初步解析其感病相关机制。本实验主要研究结果如下:1、TaBln1和TaBln4的克隆与序列分析通过小麦c DNA文库结合相关参考文献获得TaBln1和TaBln4位于小麦4A、5B、5D染色体上的不同拷贝序列,通过初步的表达模式分析和克隆得到了TaBln1位于4A染色体上,TaBln4位于5D染色体上的感条锈病相关序列。它们的编码区序列全长均为162个核苷酸,可以编码53个氨基酸,经过氨基酸序列分析,发现它们在N端存在信号肽序列,预测结果显示其可能分泌到质外体,在C端存在部分IQ motif序列,该基序可能与钙调蛋白EF-hand结构域的相互作用相关。2、TaBln1和TaBln4的感病性验证与功能的初步解析在小麦(水源11)分别接种条锈菌CYR31和CYR23小种的亲和与非亲和体系中,通过实时荧光定量PCR确定TaBln1和TaBln4特异性地受条锈菌CYR31诱导上调表达,在接菌后12-24 h上调表达最为显著;在烟草中过表达TaBln1和TaBln4可以抑制由BAX诱导的细胞程序性凋亡,可能与植物的防御反应相关;VIGS沉默TaBln1和TaBln4后会产生更多的活性氧和细胞坏死,条锈菌的产孢子量减少,菌落面积减小,吸器数量减少,部分病程相关蛋白基因转录上调表达;烟草亚细胞定位显示TaBln1和TaBln4主要定位在细胞膜,并且在细胞膜和细胞壁处有明显的堆积,这可能与信号肽的功能相关;小麦原生质体定位结果表明它们主要定位在细胞膜与核被膜周围,而截去信号肽的短肽序列则可以进入细胞核。3、TaBln1和TaBln4预期互作靶标的验证通过TaBln1和TaBln4氨基酸序列结构分析和相关文献资料,预测TaBln1和TaBln4可能与小麦钙调蛋白存在相互作用关系。随后利用双分子荧光互补技术、GST-Pulldown技术和免疫共沉淀技术验证了它们之间的相互作用。上述实验结果证实了TaBln1和TaBln4是小麦防御反应中的负调控因子,可能在条锈菌侵染的早起发挥重要作用,通过进一步解析小麦TaBln1和TaBln4可能参与的感病机制,为创制广谱持久的小麦抗条锈菌品种提供理论依据。
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