小麥抗白粉病基因的分子標(biāo)記及白粉菌引發(fā)的細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、對已知抗性好的白粉病基因進行精細定位，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)。同時進一步深入探索抗病機制，并對抗病相關(guān)基因進行分析，在小麥抗白粉病研究方面進行有益的嘗試。 在粗山羊草Y201和Y2272雜交衍生的F2群體中鑒定了一個來源于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雜交衍生的一個萊州9533/Y150F6//萊州953F2分離群體中鑒定了一個來

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?；谶B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，推測本研究材料萊州9533/

4、Y150F6是一個高大山羊草4S1的染色體附加系。從基因來源、抗譜分析以及染色體定位來看，該基因是一個新的抗白粉病基因，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)記通過兩個F2群體來驗證標(biāo)記與基因的距離。篩選到6個與其連鎖的分子標(biāo)記，構(gòu)建了該基因和連鎖標(biāo)記的遺傳連鎖圖。其中一個微衛(wèi)星標(biāo)記Barc121與Pm1c的遺傳距離為1.2cM

5、；一個AFLP標(biāo)記P37M77，遺傳距離為0.4cM；篩選到三個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菌株對感病材料百農(nóng)3217、抗病材料Pm2/百農(nóng)32177F5和Pm21/百農(nóng)32177F5進行誘導(dǎo)，DAPI染色和TUNEL雜交結(jié)果顯示，在感病材料和發(fā)生了過敏反

6、應(yīng)(HR)的Pm2/百農(nóng)32177F5中，接菌7d時有明顯的PCD特征。說明小麥-白粉菌互作過程中產(chǎn)生的HR屬于PCD的范疇，同時也說明小麥-白粉菌互作體系中抗病反應(yīng)與HR是相互獨立的。但是親和互作中產(chǎn)生的PCD和HR中的PCD產(chǎn)生的機理是否相同還有待于進一步的研究。 用同源克隆的方法克隆出三個小麥的類細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的方法進行表達分析。結(jié)果

7、顯示：TaLSD1cDNA序列為901bp，包括一個441bp的完整的開放閱讀框，推測編碼一個147個氨基酸的蛋白質(zhì)，該蛋白包含了3個保守的鋅指保守區(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，說明TaLSD1可能是小麥中的一個類LSD1基因。RT-PCR結(jié)果顯示，接菌7d時，在感病材料百農(nóng)3217和發(fā)生了過敏反應(yīng)(HR)的材料中Pm2/百農(nóng)32177F5中TaLSD1呈現(xiàn)下調(diào)表達。 TaDAD1

8、cDNA序列為586bp，包括一個345bp的完整的開放閱讀框，推測編碼一個115個氨基酸的蛋白質(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)測結(jié)果為該蛋白有三個跨膜區(qū)，說明TaDAD1可能是小麥中的一個類DAD1基因。RT-PCR結(jié)果顯示，接菌7d時，在感病材料百農(nóng)3217和發(fā)生了過敏反應(yīng)(HR)的材料中Pm2/百農(nóng)3217

9、7F5中TaDAD1呈現(xiàn)下調(diào)表達。 TaPDCD5cDNA序列為558bp，包括一個396bp的開放閱讀框，推測編碼一個132個氨基酸的蛋白質(zhì)，該蛋白與水稻的rPDCD5相似性達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％，說明TaPDCD5可能是小麥中的一個類PDCD5基因。RT-PCR結(jié)果顯示，接菌7d時，在感病材料百農(nóng)3217和發(fā)生了過敏反應(yīng)(HR)的材料中Pm2/百農(nóng)3