禾谷镰刀菌致病基因RNA干扰片段功能分析

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禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)是引起小麦赤霉病(Fusarium head blight,FHB)的一种主要致病菌,小麦赤霉病每年给我国造成巨大经济损失。禾谷镰刀菌在侵染植物过程中会产生多种毒素,不仅造成小麦产量损失,还严重降低小麦品质,影响食品安全。由于植物中缺乏天然的抗赤霉病种质资源,所以从禾谷镰刀菌关键致病基因中筛选具有抗赤霉病功能的RNA干扰片段,对于通过转基因技术培育抗赤霉病的小麦新品种,具有重要意义。本研究在构建表达载体的基础上,筛选了禾谷镰刀菌致病相关基因的RNA干扰片段,主要研究内容如下:1.表达载体的构建。(1)双启动子、双终止子真菌表达载体构建。在单启动子、单终止子真菌表达载体(psxsh)的基础上,增加一个启动子和一个终止子,构建了双启动子真菌表达载体(psxsh-DP-DT)。然后将细胞色素P450羊毛固醇C-14α去甲基化酶(cytochrome P450 lanosterol C-14α-demethylase,CYP51)基因、葡聚糖合酶(glucan sythesis,GLS)基因以及其他麦角固醇合成相关基因RNAi片段11个,构建到双启动子真菌表达载体(psxsh-DP-DT)上,共构建载体11个。(2)双启动子、双终止子植物表达载体构建。将35Sn与Cmps、Ubi、Lem1、Lem2五个启动子的不同组合,包括35Sn-cmps、35Sn-Lem2、35Sn-Lem1、35Sn-ubi、35Sn-35Sn,分别构建到可用于小麦的农杆菌(pTR)和基因枪(pXJC)表达载体上,共构建载体10个。(3)将禾谷镰刀菌PKC-5和Chs3b-5序列,分别构建单茎环结构的RNAi构建体,然后经t RNA串联在一起,再构建到双启动子基因枪小麦表达载体(pXJC)上,共构建载体5个。2.禾谷镰刀菌致病基因RNA干扰片段功能分析。(1)CYP51、GLS基因茎环结构和双链结构RNAi构建体在禾谷镰刀菌中干扰效率的比较。转化所用基因有两种构建形式:A,基因单茎环片段构建到单启单终真菌表达载体(psxsh)上,获得psxsh-Cyp51-AS751和psxsh-gls-AS6;B,基因双链片段构建到双启双终真菌表达载体(psxsh-DP-DT)上,获得psxsh-DP-DT-Cyp51-S751和psxsh-DP-DT-gls-S6。将以上真菌表达载体转化到野生型禾谷镰刀菌5035中,在新霉素抗性培养基上进行筛选,通过PCR鉴定获得:茎环形式构建所得阳性转化子Cyp51-AS751和gls-AS6以及双链形式构建所得阳性转化子Cyp51-S751和gls-S6。表型实验结果表明:相较于野生型5035而言,转化子Cyp51-S751生长速度缓慢、菌丝形态异常且不向四周扩展,而转化子Cyp51-AS751没有明显的表型变化;转化子gls-AS6菌丝致密不扩展,生长缓慢,而gls-S6没有明显表型变化。(2)禾谷镰刀菌致病基因RNA干扰片段原生质体转化及表型分析。转化所用基因片段有F10-1、F10-2、F10-3、F02-1、F02-2、F04、F06、Cyp51-748、Cyp51-788、myo II-chs3b-chs7-gls-myo I。将以上基因双链片段构建到双启双终真菌表达载体(psxsh-DP-DT)上,进行禾谷镰刀菌原生质体转化。表型鉴定结果显示,转化子F02-2和Cyp51-788与野生型禾谷镰刀菌5035相比较,有明显表型变化,不仅生长速度缓慢,而且菌丝稀疏不扩展。3.分离最小表达框DNA片段cmps-8mR7、35SN-8mR7和ubi-PMI,转化扬麦158,筛选获得1株T0代阳性植株。通过温室加代鉴定,目前处于T1代。4.将课题组已获得的以襄麦76为受体所获得的转基因小麦材料加代繁殖,以PCR鉴定它们所含的转基因Chs3b和GLS,目前处于T3代,鉴定结果表明R16a1和R16a2株系的Dubi35s-chs3b As5As1全部丢失。
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