小麥抗白粉病基因的分子標(biāo)記及白粉菌引發(fā)的細(xì)胞程序性死亡的相關(guān)研究.pdf

1、本研究的目的在于挖掘小麥野生近緣種中新的抗白粉病基因、對(duì)已知抗性好的白粉病基因進(jìn)行精細(xì)定位，為小麥育種提供新的抗源并為快速、合理、有效利用這些基因奠定基礎(chǔ)。同時(shí)進(jìn)一步深入探索抗病機(jī)制，并對(duì)抗病相關(guān)基因進(jìn)行分析，在小麥抗白粉病研究方面進(jìn)行有益的嘗試。 在粗山羊草Y201和Y2272雜交衍生的F2群體中鑒定了一個(gè)來(lái)源于Y201的顯性抗白粉病基因。利用微衛(wèi)星標(biāo)記技術(shù)將該抗白粉病基因定位于5DL染色體上，篩選出與其連鎖的微衛(wèi)星標(biāo)記Xgw

2、m174，Cfd26，Cfd57，Cfd102，Xgwm639，Xgwm583。這些標(biāo)記與該抗病基因的距離分別為5.2、7.7、9.6、12.5、20.2、22.1cM?？棺V與作圖分析表明該基因不同于已定位在小麥5D染色體上的抗小麥白粉病基因Pm2、Pm-M53，因此該基因是一個(gè)新的抗白粉病基因，暫定名為PmY201。在高大山羊草Y150和普通小麥萊州953雜交衍生的一個(gè)萊州9533/Y150F6//萊州953F2分離群體中鑒定了一個(gè)來(lái)

3、源于Y150的抗白粉病基因，攜帶該基因的高大山羊草染色體片段以一個(gè)顯性單基因的模式在小麥背景中遺傳。微衛(wèi)星標(biāo)記檢測(cè)發(fā)現(xiàn)位于小麥4B染色體上的標(biāo)記Xwmc419和Barc60，位于小麥4A染色體上的標(biāo)記Xgwm44和Cfd30分別在高大山羊草染色體上有擴(kuò)增，與該抗白粉病基因的遺傳距離分別為4.2、3.3、3.3和3.3cM。基于連鎖標(biāo)記在小麥基因組中的位置，以及高大山羊草S基因組和普通小麥染色體組的同源性關(guān)系，推測(cè)本研究材料萊州9533/

4、Y150F6是一個(gè)高大山羊草4S1的染色體附加系。從基因來(lái)源、抗譜分析以及染色體定位來(lái)看，該基因是一個(gè)新的抗白粉病基因，暫定名為PmY150-2。 利用近等基因系Pm1c/百農(nóng)32177篩選與已知小麥抗白粉病基因Pm1c連鎖的分子標(biāo)記。在近等基因系間有差異的標(biāo)記通過(guò)兩個(gè)F2群體來(lái)驗(yàn)證標(biāo)記與基因的距離。篩選到6個(gè)與其連鎖的分子標(biāo)記，構(gòu)建了該基因和連鎖標(biāo)記的遺傳連鎖圖。其中一個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記Barc121與Pm1c的遺傳距離為1.2cM

5、；一個(gè)AFLP標(biāo)記P37M77，遺傳距離為0.4cM；篩選到三個(gè)TRAP標(biāo)記：W28T13、W24T10、W11T10與Pm1c的遺傳距離分別為2.2、6.1、8.6cM；此外，找到一條定位在7A染色體的EST與Pm1c連鎖，遺傳距離為5.3cM。 用小麥白粉菌E09菌株對(duì)感病材料百農(nóng)3217、抗病材料Pm2/百農(nóng)32177F5和Pm21/百農(nóng)32177F5進(jìn)行誘導(dǎo)，DAPI染色和TUNEL雜交結(jié)果顯示，在感病材料和發(fā)生了過(guò)敏反

6、應(yīng)(HR)的Pm2/百農(nóng)32177F5中，接菌7d時(shí)有明顯的PCD特征。說(shuō)明小麥-白粉菌互作過(guò)程中產(chǎn)生的HR屬于PCD的范疇，同時(shí)也說(shuō)明小麥-白粉菌互作體系中抗病反應(yīng)與HR是相互獨(dú)立的。但是親和互作中產(chǎn)生的PCD和HR中的PCD產(chǎn)生的機(jī)理是否相同還有待于進(jìn)一步的研究。 用同源克隆的方法克隆出三個(gè)小麥的類細(xì)胞程序性死亡的相關(guān)基因的cDNA序列TaLSD1、TaPDCD5、TaDAD1，并用半定量RT-PCR的方法進(jìn)行表達(dá)分析。結(jié)果

7、顯示：TaLSD1cDNA序列為901bp，包括一個(gè)441bp的完整的開(kāi)放閱讀框，推測(cè)編碼一個(gè)147個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，該蛋白包含了3個(gè)保守的鋅指保守區(qū)域，并且與水稻的OsLSD1、擬南芥LSD1以及LOL1具有比較高的相似性，說(shuō)明TaLSD1可能是小麥中的一個(gè)類LSD1基因。RT-PCR結(jié)果顯示，接菌7d時(shí)，在感病材料百農(nóng)3217和發(fā)生了過(guò)敏反應(yīng)(HR)的材料中Pm2/百農(nóng)32177F5中TaLSD1呈現(xiàn)下調(diào)表達(dá)。 TaDAD1

8、cDNA序列為586bp，包括一個(gè)345bp的完整的開(kāi)放閱讀框，推測(cè)編碼一個(gè)115個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)。蛋白TaDAD1與水稻的OsDAD1、擬南芥AtDAD1的相似性分別為為93％和86％，與小鼠DAD1和人類的DAD1蛋白相似性分別都為51％，跨膜區(qū)域預(yù)測(cè)結(jié)果為該蛋白有三個(gè)跨膜區(qū)，說(shuō)明TaDAD1可能是小麥中的一個(gè)類DAD1基因。RT-PCR結(jié)果顯示，接菌7d時(shí)，在感病材料百農(nóng)3217和發(fā)生了過(guò)敏反應(yīng)(HR)的材料中Pm2/百農(nóng)3217

9、7F5中TaDAD1呈現(xiàn)下調(diào)表達(dá)。 TaPDCD5cDNA序列為558bp，包括一個(gè)396bp的開(kāi)放閱讀框，推測(cè)編碼一個(gè)132個(gè)氨基酸的蛋白質(zhì)，該蛋白與水稻的rPDCD5相似性達(dá)92％，與擬南芥TaPDCD5相似73％，與小鼠和人類的PDCD5蛋白相似性分別為41％和40％，說(shuō)明TaPDCD5可能是小麥中的一個(gè)類PDCD5基因。RT-PCR結(jié)果顯示，接菌7d時(shí)，在感病材料百農(nóng)3217和發(fā)生了過(guò)敏反應(yīng)(HR)的材料中Pm2/百農(nóng)3