硬粒小麦V.1135抗条锈病基因的遗传分析及小麦TaNHO1基因的克隆

发布时间：2020-06-30 03:56

【摘要】：小麦是与人类生活息息相关的粮食作物之一。但是由于气传真菌所引起的小麦白粉病和条锈病,导致小麦每年的产量都会有不同程度的减损,灾害严重时可导致大面积减产,乃至绝收。控制其危害可以从农业防治、化学防治以及抗病品种培育等方面入手,但其中最经济、有效的是栽培抗病品种,通过将抗性基因导入到农艺性状良好的小麦品种中,从而达到二者相结合,提高小麦产量。随着小菌变异速度较快,导致抗病基因抗性较难维持很久,病害加剧。因此,拓宽小麦抗病谱,探寻广谱抗性基因,将是未来解决小麦抗病性问题的关键所在。硬粒小麦(Triticum durum)中含有大量可以改良小麦品质的优良基因,属于普通小麦的二级基因库。无论是在小麦白粉病还是小麦条锈病的抗病基因探寻过程中都能看到许多源于普通小麦近缘亲属的基因。在拟南芥中NHO1基因具有非寄主抗性(Non-host resistance,NHR)。NHR是植物对大多数病原菌微生物最普遍的抗病形式之一。与R基因相比,其特点是不具有小种专化性,往往对某些病原菌乃至其整个种、属均具有相对稳定的抗性,不会随小种进化而导致抗性丧失,具有广谱持久抗性的特点。因此,本文以小麦二级基因库中的硬粒小麦V.1135为材料,明确了其抗性基因的遗传方式,加快小麦近缘亲属中抗病基因的挖掘,同时以兼抗种质N9134为研究对象,利用RT-PCR方法克隆出小麦NHO1基因,对其开展表达分析、亚细胞定位、启动子区序列分析。本研究为拓宽小麦抗病谱、探寻小麦中非寄主抗性基因的作用机制提供基础数据。以期达到持久防控病害发生,提高小麦产量的目的。本研究所获得的主要结果如下:1、鉴定结果显示硬粒小麦V.1135对供试的条锈菌小种都表现出抗性。利用V.1135与两个对CYR33小种高感的硬粒小麦TUR.SNO.1076与V.1172分别杂交后的F_2代以及回交感病亲本的BC_1F_1,进行抗病性遗传分析,明确了V.1135对CYR33的抗性由两对显性基因互补控制。2、通过SSR分子标记筛选,我们将其中一对抗性基因定位于7B染色体上,与Xwmc273、Xcfa2040和Xwmc276标记紧密连锁。通过抗病谱、抗病类型分析,推测其可能为一个新的抗病基因。为进一步解析该基因的作用位点以及等位性测验奠定了基础。3、基于转录组分析结合基因组测序结果,在兼抗种质N9134中克隆获得了转录自三个部分同源染色体的小麦NHO1基因,属于NBD-糖激酶-HSP70-肌动蛋白超家族中FGGY家族。通过qRT-PCR分析了该基因在小麦白粉菌E09侵染后变化,表明其能响应白粉菌的侵染;通过对同源基因启动子区域序列分析,发现该基因启动子区含有大量能够响应植物激素及抗逆抗病的顺式作用元件,意味着其可受到多种植物激素诱导并参与小麦抗病过程。绿色荧光蛋白定位明确了其作用位点主要作用于细胞质、细胞膜以及核膜上,弥补了该基因在这一研究领域的空白,并依据其功能对亚细胞定位结果加以佐证。本研究为进一步深入解析小麦NHO1基因的具体功能和作用机理奠定了基础。
【学位授予单位】：西北农林科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S435.12
【图文】：

示意图,小麦基因组,来源,示意图

1图 1-1 小麦基因组来源的示意图（引自 Klaus et al., 2014）-1 Schematic Diagram of Genome Origin in Wheat (Cited from Klaus et al

小麦条锈菌,生活史,生等,小麦白粉病

图 1-2 小麦条锈菌生活史（康振生等, 2016）Fig 1-2 Life history of wheat stripe rust (Kang et al., 2016).2.2 小麦白粉病2.2.1 小麦白粉病的流行与危害小麦白粉病是危害小麦生产的全球性农作物病害。不单单在我国的小麦主产区，

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