【摘 要】
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小麦白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麦专化型引起的,随着近年来环境条件变得更适宜小麦白粉菌的生长,小麦白粉病已成为影响小麦产量和品质最严重的病害之一。合理运用抗性基因,栽培抗性品种是防治小麦白粉病最经济有效、安全环保的措施。来源于普通小麦与中间偃麦草杂种后代的抗白粉病基因Pm40在不同地区,不同环境下对不同的白粉菌生理小种,均保持着免疫抗性,并且携带Pm40的载体品系具有优良的农艺性状未与其他不良农艺
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小麦白粉病是由禾本科布氏白粉菌小麦专化型引起的,随着近年来环境条件变得更适宜小麦白粉菌的生长,小麦白粉病已成为影响小麦产量和品质最严重的病害之一。合理运用抗性基因,栽培抗性品种是防治小麦白粉病最经济有效、安全环保的措施。来源于普通小麦与中间偃麦草杂种后代的抗白粉病基因Pm40在不同地区,不同环境下对不同的白粉菌生理小种,均保持着免疫抗性,并且携带Pm40的载体品系具有优良的农艺性状未与其他不良农艺性状连锁。因此,进一步对外源抗性基因Pm40展开研究,鉴定其对新流行白粉菌生理小种的抗性,筛选其候选基因,开发与Pm40基因紧密连锁的分子标记,这对丰富我国小麦白粉病抗源,维护我国小麦产量稳定具有重要意义。本研究的重要研究结果如下:1.通过室内鉴定和田间鉴定相结合的方式,鉴定小麦材料L658、L958及其亲本YU25和MY11对新流行的小麦白粉菌生理小种E20和田间混合白粉菌小种的抗性。结果发现,携带Pm40基因的小麦材料L658和YU25在室内和田间均表现为免疫抗性,而不含Pm40基因的小麦材料L958和MY11则严重感病。进一步通过细胞学观察发现,L658的叶细胞在接种白粉菌72小时后,出现明显的过敏性坏死反应,而L958的叶片上则未观察到这样的现象。2.以Pm40基因的遗传图谱为基础,将距离Pm40基因两侧最近的分子标记BF478514和BF291338比对至中国春小麦参考基因组上,明确Pm40基因所在37Mb物理区间内包含了185个基因,进一步对这些基因进行功能注释,确定这185个基因中包含了1个编码CC-NBS-LRR蛋白基因和7个编码受体蛋白激酶基因。3.利用已发表的小麦品系L658和感病姊妹系L958在接种白粉菌后的转录组数据,分析Pm40基因定位区域内所有基因在转录水平上的序列变异和表达变化。在Pm40基因所在的37Mb物理区间内检测到458个高质量变异位点,这些变异位点对34个基因的蛋白序列产生较大影响。这些变异位点和受变异位点影响的基因,以及接种白粉菌后在L658和L958中检测到的差异表达基因都集中在靠近标记BF291338的8Mb区域内。我们在这一区域内筛选到Traes CS7B01G164000和Traes CS7B01G164600可能为Pm40候选基因。4.在携带Pm40基因小麦品系L658和姊妹系L958中克隆Pm40基因候选基因。比较克隆的基因序列发现,基因Traes CS7B01G164600在L658和L958中的克隆序列完全一致,而基因Traes CS7B01G164000在L658和L958中的克隆序列检测到两个错义突变位点,并且变异氨基酸的理化性质具有较大差异,因此我们推测Traes CS7B01G164000更可能为Pm40的候选基因。5.根据克隆候选基因Traes CS7B01G164000在L658和L958中的序列差异开发AS-PCR标记,在L658的高代姊妹系中进行变异位点共分离验证,并且结合q RT-RCR验证克隆候选基因在接种白粉菌后的表达变化。通过候选基因的共分离验证和表达分析发现,基因Traes CS7B01G164000与白粉病抗性共分离并且在抗性小麦系L658和姊妹感病系L958中具有差异表达,最终确定基因Traes CS7B01G164000为Pm40候选基因。
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