小麦抗白粉病基因Pm35的抗病机理解析

发布时间：2021-04-12 08:19

　　小麦是世界上最重要的粮食作物之一,小麦白粉病由禾本科布氏白粉菌小麦专化型（Blumeriagraminis f.sp.tritici,Bgt）引起,是世界上小麦主产区的主要病害之一,严重影响小麦产量与品质。当前,耕作制度和栽培技术的改变难以解决白粉病的侵染和蔓延,依赖化学防治尽管对控制白粉病的发生和流行取得了一定成效,但不可避免地造成成本增加和环境污染,有悖于绿色发展理念,因此,发掘利用小麦抗白粉病优异基因,利用分子育种技术选育抗病品种是控制白粉病流行,降低经济损失的首要方法。粗山羊草是小麦D基因组的供体,蕴含着丰富的抗逆、抗病基因,其中Pm35被证明是一个抗谱广泛,无农艺性状负面影响的优异基因,已在国际育种应用多年。前期,我们已经精细定位Pm35,并组装了目标基因区间含Gap的物理图谱,预测了3个LRR候选基因。为了进一步明确候选基因所在区间物理图谱信息,本研究拟通过CRISPR-Cas9核酸酶定点酶切,首次利用ExoCET技术直接从作物基因组DNA中克隆出大片段目标DNA,从而,确认候选基因序列。另外,通过酵母双杂交、双分子荧光互补等筛选获得了Pm35的互作蛋白,初步揭示了Pm35... 

【文章来源】：山东农业大学山东省

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【学位级别】：硕士

【部分图文】：

小麦白粉病病症Fig.1Thesymptomsofwheatpowderymildew

小麦抗白粉病基因Pm35的抗病机理解析21.1.2小麦白粉病致病机理白粉病真菌是专化型寄生菌，可感染多种植物物种，包括重要的作物，例如小麦（Triticumspp）和大麦（Hordeumvulgare）以及模型植物拟南芥等（Tangetal.,2017）。小麦白粉菌由无色、长椭圆形的单细胞分生孢子构成，其在分生孢子梗上成串存在（何家泌，1998）。小麦白粉菌分为有性和无性两种生殖方式。当白粉病分生孢子落在易感植株表面后开始萌发，萌发约10-12小时后，产生一种专门的感染结构即芽管，此后在芽管前端形成附着胞，目的是直接穿透表皮细胞，形成初生吸器（Cowleyetal.,1998）。病原菌通过吸器吸收宿主营养并使菌丝体生长到宿主外部，随后在菌丝丛中央产生分生孢子梗和分生孢子。分生孢子成熟时脱落，并通过气流重新侵染。病菌在植株生长后期进行有性生殖，菌丝丛中央产生闭囊壳，闭囊壳成熟后在合适环境产生子囊孢子进行再次侵染（何家泌等，1998）。小麦白粉病发病湿度范围较宽，分生孢子在相对湿度5%-100%间均可侵染植株，白粉病菌侵染最适温度为15-20℃，适宜湿度应大于70%。植株在种植密度过高，营养过剩情况下，秧苗徒长、虚弱并且易感病，且连续阴雨环境或麦田倒伏都会造成小麦抗病能力降低，发病率增加（杨美娟等，2016）。除此之外，品种抗性低，防治措施不当都会导致病害发生，严重时造成小麦产量下降。图2小麦白粉病侵染过程（何家泌等，1998）Fig.1Wheatpowderymildewinfectionprocess（Heetal.,1998）1.1.3抗白粉病基因研究进展当前，白粉病的化学防治造成环境污染，栽培措施防治不够持久彻底的问题尚未得到解决，因此，发掘利用小麦抗白粉病优异基因，利用分子育种技术选育抗病品种是控

山东农业大学硕士学位论文7图3植物NB-LRR蛋白的典型线性结构（Collieretal.,2009）Fig.3TypicallineararchitectureofplantNB-LRRproteins（Collieretal.,2009）综上所述，NB-LRR蛋白的N-末端，包括CC和TIR结构域，被认为对激活抗性信号和HR诱导很重要（Frostetal.,2004；Leisteretal.,2005）。最近，大麦MLA10的CC结构域和亚麻L6的TIR结构域被证明是诱导细胞死亡和介导免疫受体的必要充分条件（Bernouxetal.,2011；Baietal.,2012）。中心结构NB-ARC结构域与动物凋亡调控因子Apaf-1和CED-4同源，由NB、ARC1（用于Apaf-1、R蛋白和CED-4）和ARC2亚结构域组成。这些蛋白形成NB-ARC家族，属于信号转导ATP酶类，具有许多STAND蛋白。NB-ARC结构域被证明能结合和水解核苷酸（Deetal.,2005），与其他STAND蛋白相似，核苷酸结合和交换被认为可以控制NB-LRR蛋白的活性。初步认为，ADP结合可稳定非活性状态，而ATP结合可稳定信号传导状态（Bernouxetal.,2011；Williamsetal.,2011）。有关NB-LRR类蛋白的其他重要功能和作用机制仍有待发现。1.3WRKY转录因子研究进展植物在生长过程中不断面临大量的生物和非生物胁迫，植物能够整合多种协同/拮抗的环境信号，从而使它们能够在任何特定条件下发生正确响应，这种响应的调控主要是通过调节各种转录因子（TF）网络来实现，从而使植物在变化的环境中保持适应性（Pandeyetal.,2009）。转录因子是所有活生物体中的调节蛋白，它们通常表现出序列特异性的DNA结合，并且能够激活或抑制多个靶基因的转录。WRKY转录因子网络可以提供适当的平衡，以快速有效地阻止病原体，但可能会同时限制对植物生长和发育有害的防御反应。WRKYTF实际上是植物病原性生物攻击后宿主反应的调节剂，它们通过直接参与调节防御基因表达的各个水平

【参考文献】：
期刊论文
[1]小麦种质CH7015中抗白粉病基因的SSR定位[J]. 郭慧娟,贾举庆,李欣,乔麟轶,阎晓涛,任永康,常利芳,张树伟,畅志坚,张晓军.  华北农学报. 2019(06)
[2]小麦白粉病菌及其抗性基因研究进展[J]. 范春捆.  西藏农业科技. 2019(02)
[3]小麦白粉病及其抗性研究进展[J]. 杨美娟,黄坤艳,韩庆典.  分子植物育种. 2016(05)
[4]江浙沪甜瓜白粉病菌及其生理小种的鉴定[J]. 李苹芳,朱凌丽,羊杏平,徐锦华,刘广,姚协丰,牛徐江.  中国瓜菜. 2015(06)
[5]小麦品种（系）抗白粉病和Pm4b分子标记鉴定[J]. 王竹林,李美霞,奚亚军,刘曙东.  华北农学报. 2014(02)
[6]我国小麦白粉病预报方法研究进展[J]. 李彤霄.  气象与环境科学. 2013(03)
[7]小麦条锈病和白粉病成株抗性研究进展与展望[J]. 何中虎,兰彩霞,陈新民,邹裕春,庄巧生,夏先春.  中国农业科学. 2011(11)
[8]粗山羊草抗条锈病新基因YrY206遗传分析和微卫星标记[J]. 张海泉,郎杰,马淑琴,张宝石.  生物工程学报. 2008(08)
[9]国际小麦育种研究趋势分析[J]. 何中虎,夏先春,罗晶,辛志勇,孔秀英,景蕊莲,吴振录,李杏普.  麦类作物学报. 2006(02)
[10]《中国小麦品种改良及系谱分析》[J].   麦类作物学报. 2003(01)

博士论文
[1]DNA直接克隆的优化和ccdB反向筛选在Red/ET重组工程中的应用[D]. 王海龙.湖南师范大学 2013



本文编号：3132973