地区：上海市 宝山区
关键词：河北农业大学
成果类型：其它
成果领域：生物与新医药
成果编号：A2021061000004488
成果描述：
| 项目所属科学技术领域：分子植物病理学基础应用研究领域。主要研究内容及发现点：该研究以3个优良的小麦抗叶锈病材料TcLr15、TcLr19和TcLr35为研究对象，克隆了15个小麦抗叶锈病相关基因，分别在核酸及蛋白水平上对其表达模式进行分析，然后对感兴趣基因进行功能验证，明确其与小麦叶锈病抗性的相关性。主要研究结果如下：基因的克隆以小麦抗叶锈病近等基因系和叶锈菌株为材料，在TcLr15中获得4个小麦过敏性诱导反应蛋白家族成员TaHIR1-4；在TcLr19中获得了2个通读的NBS类小麦抗病同源基因S11A11和CIN14；在TcLr35中获得了3个通读的NBS类小麦抗病基因同源基因PS13-1、PS13-2和S2A2；在TcLr19和TcLr35中分别获得了3个PR1、PR2和PR5类病程相关蛋白基因。以上基因均在GenBank中获得登录号，为国内外首次报道。基因时空表达模式分析应用qPCR技术检测PR1、PR2和PR5类基因及小麦过敏性诱导反应蛋白家族成员TaHIR1-4的表达模式，发现这些基因的表达明显受叶锈菌侵染的诱导，且在幼根、幼茎、幼叶和成熟籽粒中的表达量具有组织特异性；RT-PCR分析表明，5个NBS类小麦抗病同源基因在小麦叶片中均为低丰度组成型表达。蛋白表达模式分析成功构建了6条包含小麦抗叶锈病相关基因的原核表达载体，转化大肠杆菌表达菌株BL21（DE3）。Western杂交结果表明，在TcLr15小麦中确实存在TaHIR2-4这3种蛋白，且表达丰度与叶锈菌的毒力相关；在TcLr19和TcLr35小麦中均存在着PR1、PR2和PR5类蛋白，且表达受叶锈菌侵染的诱导，在非亲和组合中蛋白表达量明显高于亲和组合。抗叶锈病相关性分析将小麦PR1类基因TaLr19PR1的编码区定向插入到单子叶植物表达载体pAHC-25中，利用基因枪介导法将重组载体转化小麦品种5389和Thatcher的胚性愈伤组织，获得TaLr19PR1的转基因阳性植株T0代和T1代，TaLr19PR1基因的导入对叶锈菌孢子的萌发和菌丝的生长在一定程度上起到了抑制作用，能延缓叶锈病的发病进程。科学价值、同行引用评价情况：该项目在3个优良的小麦抗叶锈病近等基因系材料中发现了多个抗病相关基因，均与小麦叶锈病抗性具有相关性，这些基因可用于小麦抗叶锈性的遗传改良，提升小麦品种的抗叶锈性，在中国具有广阔的应用前景。该项目将分子生物学、基因组学和组织病理学等方法结合起来，从不同角度系统研究小麦与叶锈菌互作机理，为深入揭示小麦与叶锈菌相互作用的分子机理及探讨小麦抗叶锈病分子机制奠定基础。这一研究体系不仅可为小麦叶锈病的进一步研究提供新的途径，而且也为同类其它病害体系的研究提供借鉴。该项目获得的抗病相关基因在国际上均为首次报道，得到了同行专家的认可，课题鉴定水平为国际先进。共发表学术论文38篇，SCI收录论文10篇，总影响因子18.19，其中2014年1月1日前为20篇，文章他引总次数为165次。该项目培养硕士研究生15名，为植物病理学科的发展贡献了力量。 |
