【摘 要】
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普通小麦(Triticum aestivum L.)是世界上最重要的作物之一,小麦丰产与稳产至关重要。然而,小麦生产过程中常受到多种真菌病害的危害,导致减产。抗病基因的挖掘与利用对于培育抗病小麦品种具有重要意义。小麦育种过程中,由黑麦易位到普通小麦的1RS染色体发挥了重要作用。1RS染色体易位提供了多个抗病基因,包括抗小麦条锈病基因Yr9、抗叶锈病基因Lr26、抗秆锈病基因Sr31及抗白粉病基因P
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普通小麦(Triticum aestivum L.)是世界上最重要的作物之一,小麦丰产与稳产至关重要。然而,小麦生产过程中常受到多种真菌病害的危害,导致减产。抗病基因的挖掘与利用对于培育抗病小麦品种具有重要意义。小麦育种过程中,由黑麦易位到普通小麦的1RS染色体发挥了重要作用。1RS染色体易位提供了多个抗病基因,包括抗小麦条锈病基因Yr9、抗叶锈病基因Lr26、抗秆锈病基因Sr31及抗白粉病基因Pm8等。然而,除了基因Pm8,其它抗病位点均未被克隆。本研究根据小麦1BL/1RS易位系品种矮抗58的基因组序列,选取了3个NB-ARC类型基因,Traes AK58CH1B01G008800,Traes AK58CH1B01G010100和Traes AK58CH1B01G081300,开展基因编辑及材料创制,为鉴定1RS染色体特异抗病基因及基因功能研究提供基础。主要结果如下:(1)对3个目标基因进行共线性分析和蛋白结构预测。蛋白结构预测结果显示目标基因具有NB-ARC与Rx N-terminal植物抗病结构域。目标基因区域与黑麦及普通小麦D基因组具有较好的共线性,而与中国春AB亚基因组及野生二粒小麦Zavitan、栽培二粒小麦Svevo、大麦Morex基因组等共线性较差。三个目标基因在小麦基因组非共线性区域存在部分同源片段,但是序列相似性均较低。结果表明,Traes AK58CH1B01G008800等三个基因为黑麦1RS导入到普通小麦1B染色体中的特异基因。(2)针对三个目标基因各设计了2个sgRNA靶点,成功构建了CRISPR/Cas9基因编辑载体。以1BL/1RS易位系材料CB037-R为受体,利用农杆菌转化法开展了遗传转化,并成功获得了14株转基因后代。(3)Traes AK58CH1B01G010100的基因编辑株系1201-1,在第二个外显子区域发生了14个碱基的缺失。对T1世代进行小麦条锈病和白粉病接种鉴定,结果显示该基因的编辑后代对条锈病和白粉病仍具有抗性。研究结果为鉴定1RS染色体的抗病基因及开展目标基因的功能研究提供了参考。
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