白粉菌诱导下小麦TaNHO1基因的克隆、表达分析及亚细胞定位

非寄主抗性基因NHO1(non-host resistance 1)编码的甘油激酶(glycerol kinase,GK),是甘油代谢中的限速酶之一,参与植物对多种病害的抵御过程。为进一步探究其响应小麦白粉菌侵染的表达模式,利用RT-PCR方法克隆获得了转录自抗病种质N9134的三个部分同源染色体的小麦NHO1基因(分别命名为TaNHO1-2A、TaNHO1-2B和TaNHO1-2D),分析三个TaNHO1同源基因的序列、启动子组成元件和表达模式,并明确了其亚细胞定位。序列分析结果表明,小麦TaNHO1-2A/2B/2D基因CDS区序列全长分别为1605、1599和1605 bp,分别编码534、532和534个氨基酸残基;3个同源基因均含有与AtNHO1(AT1G80460.1)基因以及OsNHO1(Os04G0647800)基因高度相似的FGGY_N端和FGGY_C端结构域。经对启动子区结构分析,该基因启动子区含有大量与植物激素及逆境响应相关的顺式作用元件,意味着TaNHO1可受到多种植物激素诱导并参与小麦抗病过程。qRT-PCR结果表明,在N9134抗病近等基因系响应白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)侵染过程中,三个同源基因在不同时间点表达模式不同,其中TaNHO1-2A、TaNHO1-2B基因在侵染早期均上调表达,而TaNHO1-2D则表现出多次波动的表达模式;在N9134感病近等基因系遗传背景下,同源基因的表达水平在病菌侵染后48 h均表现出下调,说明该基因能够响应白粉菌侵染。经亚细胞定位分析,该基因主要作用于细胞质、细胞膜以及核膜。

400份小麦品种(系)条锈病成株期抗性鉴定与评价

发掘新抗源,不断拓宽抗病遗传资源,是确保农业生产可持续发展的重要战略储备。为明确400个小麦品种(系)的抗条锈表现及抗条锈基因分布状况,本研究利用混合小种(CYR31、CYR32和CYR33)在田间进行成株期条锈病抗性鉴定,同时以Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26已知抗条锈病基因的分子标记进行检测筛查,综合分析供试材料可能携带的抗病基因。结果表明,在400份材料中,成株期对混合菌种表现高抗至免疫(IT=0~1)的品种(系)有177份,占44.25%;中抗(IT=2)品种(系)62份,占15.5%;中感或高感(IT=3/4)品种(系)161份,占40.25%。结合抗病表现和已知Yr基因分子检测结果表明:供试小麦中121份材料携带Yr5,占30.25%;96份携带Yr9,占24%;10份携带Yr10,占2.5%;19份携带Yr15,占4.75%;150份携带Yr17,占37.5%;15份携带Yr18,占3.75%;127份携带Yr26,占31.75%。其中定西24、N7187等25份材料未发现携带Yr5、Yr9、Yr10、Yr15、Yr17、Yr18和Yr26,推测可能含有其他未知抗性基因或新基因。该研究结果建立了小麦条锈病抗源鉴定和评价体系,筛选出177份具有不同抗病性特征的抗源材料,其中25份可能含有新抗源,为进一步培育抗条锈病新品种奠定了基础。

小麦品种(系)对麦长管蚜的室内苗期抗性评价

为给小麦抗蚜品种(系)培育提供有价值的抗源,在温室盆栽网罩条件下,采用蚜量比值法对680个小麦品种(系)进行麦长管蚜抗性鉴定。结果表明,高抗、中抗和低抗麦长管蚜的品种(系)分别占1.46%、9.69%和22.62%。参试品种(系)抗蚜材料百分比排名前3的地区分别是河南省、山东省和湖北省,抗蚜比例最低的3个地区分别是江苏省、新疆维吾尔自治区和四川省。在供试材料中,华麦8号、华麦9号、扬麦158、良星99、济麦22和陕229可作为小麦抗蚜育种的优良亲本,其大部分衍生后代对麦长管蚜具有较强的抗性。

高抗白粉病和条锈病小麦-卵穗山羊草衍生后代1003的分子细胞遗传学鉴定

卵穗山羊草中蕴含着许多小麦改良所需的优良基因,是小麦重要的三级基因库。为了解其更多遗传特性,本研究利用细胞学、原位杂交、分子标记、形态学和抗病性鉴定等技术对小麦-卵穗山羊草SY159的衍生后代1003进行鉴定。细胞学鉴定结果表明,1003含有44条染色体,减数第一次分裂中期含有22个二价体且配对良好,减数第一次分裂后期含有44条染色体且均等分离;基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)分析显示,1003含有42条小麦染色体和2条卵穗山羊草染色体;EST和PLUG分子标记分析表明,导入的染色体属于7M染色体;荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)分析表明,1003中含有38条与中国春标准核型相一致的染色体,4A、5A和7M的FISH信号有变异;苗期抗病性鉴定结果表明,1003对白粉病生理小种E09免疫,对条锈病生理小种条中23(CYR23)高抗;形态学调查表明,1003的农艺性状介于双亲之间,千粒重高于双亲。因此,1003是一个具有白粉病和条锈病抗性的小麦-卵穗山羊草二体异附加系,可为小麦品种改良和抗病育种提供新的种质资源。