抗小麦白粉病相关基因TiASP与TaCPS1的功能分析
小麦是我国主要的粮食作物，其产量关系着我国的粮食安全，小麦高产稳产对国家的农业发展具有积极意义。小麦白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麦专化型Blumeria graminis f. sp. tritici（Bgt）引起的气传性病害。其作为一种比较严重的小麦病害，发病面积广，减产损失大，严重限制着我国小麦的产量和质量的发展。因为小麦白粉病菌的变异频率高，其生理小种在短时间内就能多次完成突变，这使得一些只含有单一抗性基因的小麦品种，在短时间内相关抗性减弱或丧失，因此发掘新的抗性基因，并利用新基因培育出具有多个抗病基因聚合性质的持久的抗病品种具有重要意义。 本研究是以对白粉病菌中的生理小种E09高感的小麦品种烟农15及其与中间偃麦草杂交后得到的对E09高抗的小偃麦异附加系SN6306作为主要研究材料，对E09诱导SN6306后获得的抗白粉病相关基因进行功能分析，得到的主要结果如下： （1）TiASP基因的功能分析 本实验确立了以烟农15的成熟胚愈伤组织为受体材料，以前期获得的含有TiASP基因的质粒与含有Bar基因的pAHC20质粒为转化载体的基因枪成熟胚共转化体系。根据对愈伤组织诱导方法的研究，发现整胚法诱导出愈率高，愈伤组织质量好，能充分利用种子中的营养物质。通过对比分析分化培养基激素配比，确定了2.0 mg/L6-BA+1.0 mg/L KT的激素组合。本实验利用基因枪转化将TiASP基因转化到高感亲本烟农15基因组中，PCR检测确认获得了转基因植株。将小麦白粉病菌侵染转基因植株及其对照烟农15叶片，一周后显示，转基因植株叶片孢子堆明显比对照烟农15少。转基因植株抗性增强，说明TiASP可能是抗小麦白粉病相关基因。 （2）小麦TaCPS1基因的克隆分析 在前期获得的SN6306在白粉菌诱导后上调表达转录组结果中，经过分析发现编号为47969的Unigene受白粉病菌明显诱导。用特异引物TaCPS1F/R扩增目的基因cDNA，得到大小约2500bp的条带，经克隆测序得到长度为2531bp的TaCPS1序列。生物信息学分析预测TaCPS1基因编码区长度为2394 bp，编码含有797个氨基酸的蛋白，分子量为90200.4，理论pI:5.88。其所编码蛋白序列无信号肽；该蛋白序列的氨基酸残基主要为亲水性氨基酸，推测该编码蛋白可能存在于细胞质中；其具有类异戊二烯合成酶超家族（Isoprenoid-Biosyn-C1 superfamily）的保守结构域。 （3）小麦TaCPS1基因功能的初步分析 SN6306中的TaCPS1基因在白粉菌诱导处理后，表达量上调了45倍；在茉莉酸甲酯激素诱导下，TaCPS1基因表达量在诱导60h时是0h的15倍；在水杨酸激素诱导下，TaCPS1基因表达量在诱导60h后是0h的2.4倍。推测TaCPS1基因可能位于抗白粉病的下游反应途径，受水杨酸和茉莉酸甲酯激素调控。本实验构建了VIGS系统，将含有TaCPS1的部分片段连接到 pCa-γbLIC载体上，并成功转化到EHA105农杆菌中，为初步分析TaCPS1的功能做好了铺垫。
小麦白粉病;TiASP基因;愈伤组织;TaCPS1基因
山东农业大学
硕士
作物遗传育种
封德顺
2016
中文
S512.1
72
2016-09-14（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）