过表达TaPK-R1基因增强了小麦对纹枯病的抗性和耐冻性

小麦纹枯病菌（Rhizoctonia cerealis）和倒春寒是小麦生产中重要的生物和非生物胁迫因子,本研究目的是利用转基因技术改良小麦的纹枯病抗性和耐冷性。利用构建的转基因载体pAHC25-MYC-Ta PK-R1,通过基因枪介导法,将小麦AGC蛋白激酶基因TaPK-R1导入春小麦品种扬麦20,获得TaPK-R1过表达的转基因小麦。对T1至T4代植株进行PCR、RT-PCR、qRT-PCR、Westernblot分析,筛选到3个转基因小麦株系,外源TaPK-R1基因能够在其植物体内遗传和超量转录,并翻译成蛋白质。利用致病力不同的R.cerealis菌株R0301和WK207,分别对3个转基因株系T_1至T_2代和T_3至T_4代进行纹枯病抗性鉴定,发现TaPK-R1过量表达提高了转基因小麦的纹枯病抗性,3个转基因株系各世代的纹枯病平均病级为1.16~2.11,病情指数为23.20~42.10,而对照扬麦20的纹枯病病级为2.55~3.60,病情指数为51.00~72.00。用-9℃低温处理三叶一心期小麦幼苗24 h,对照扬麦20的存活率为17%,3个转基因小麦株系的存活率分别为52%、79%和96%。上述结果表明,TaPK-R1过量表达能显著增强小麦对纹枯病的抗性及对冻害的耐受性,所获得的3个转基因小麦株系可作为潜在的抗源材料。

转TaPK-R1基因小麦的农艺性状评价

为了评估转基因小麦中TaPK-R1基因的组成型表达对农艺性状的影响,采用PK372、PK394、PK465和PK4954个转基因株系以及受体对照扬麦20分别进行TaPK-R1基因表达分析,以及按常规种植方法进行小区产量试验与考察主要农艺性状。结果表明,TaPK-R1基因的组成型表达除了提高转基因小麦对纹枯病和赤霉病的抗性外,对小麦的生育期、产量性状、株高、主穗性状和籽粒性状等主要农艺性状未产生显著影响。