《廣譜高抗小麥抗白粉病基因Stpk-V的抗性機理及套用研究》是曹愛忠為項目負責人，南京農業大學為依託單位的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：廣譜高抗小麥抗白粉病基因Stpk-V的抗性機理及套用研究
- 項目類別 ：面上項目
- 依託單位 ：南京農業大學
- 項目負責人：曹愛忠
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
廣譜高抗白粉病基因在基因工程育種中具有重要利用價值。本項目組在前期研究中克隆到一個廣譜高抗白粉病基因Stpk-V,對該基因的物理定位、瞬間表達、基因沉默和穩定轉化研究表明Stpk-V是簇毛麥廣譜抗白粉病基因Pm21位點上的關鍵成員。Stpk-V在大麥表皮細胞的瞬間表達結果表明該基因也可提高大麥對白粉病的抗性。本項目將綜合利用瞬間表達、基因沉默、基因晶片雜交、酵母雙雜，研究Stpk-V與感病基因之間的序列差異與功能的關係、分離其互作蛋白、篩選基因轉化後引起哪些下游表達的基因；利用基因槍穩定轉化技術，創造多個背景不同的抗病新種質；同時，利用瞬間表達技術和基因沉默技術，評價Stpk-V在大麥中對大麥白粉菌抗性的作用、在小麥中對大麥白粉菌非寄主抗性的作用。本項目將從上述抗性機制研究及套用研究的角度開展多方面的研究，從而闡明Stpk-V的抗性機理，並創造多個抗病轉基因材料。
結題摘要
廣譜高抗白粉病基因在基因工程育種中具有重要利用價值。本項目前期研究中克隆到一個廣譜抗白粉病基因Stpk-V，對該基因的物理定位、瞬間表達、基因沉默和穩定轉化研究表明Stpk-V是簇毛麥廣譜抗白粉病基因Pm21位點的關鍵成員。由於Pm21在生產上廣為使用，所以研究Stpk-V的抗性機制具有重要的理論意義和實踐價值。為了在抗病育種上利用Stpk-V、解析Stpk-V的抗病機制，本項目進一步對Stpk-V轉基因小麥的抗譜進行了鑑定，同時對Stpk-V與普通小麥同源基因的差異、Stpk-V基因的進化、Stpk-V的作用機制、Stpk-V轉入普通小麥後可引起哪些下游基因表達發生變化及下游基因的功能、Stpk-V轉入大麥和擬南芥後對大麥和擬南芥白粉菌抗性的改變、Stpk-V的互作蛋白等進行了深入研究。研究結果表明：1、Stpk-V可以對近30個白粉菌生理小種的產生高抗，其導入不同遺傳背景的感病小麥均可提高其抗病性，抗性效應穩定；2、該基因在定位於小麥不同外源物種的第六同源群上，序列比對表明該基因在禾本科物種中高度保守；3、該基因導入與小麥具有一定親緣關係的大麥後，也可提升大麥的白粉菌抗性，而導入擬南芥後卻不能提升對擬南芥白粉菌的抗性，說明該基因在小麥/大麥-Bgt/Bgt互作體系中可以同時發揮抗病作用，該基因的抗病效應可能在大麥白粉菌和小麥白粉菌分化之前就已經存在；4、Stpk-V基因轉入感病小麥中並不引起過敏性壞死，而是當植株接觸到白粉菌後立即啟動防衛反應，發揮抗病效應，推測可能是該基因在與白粉菌效應因子互作後從非活性狀態轉變成活性狀態，從而啟動了防衛反應而不影響植株的正常生長；5、SA、JA、鈣信號途徑參與了Stpk-V基因介導的廣譜抗性；6、通過基因克隆和轉基因功能鑑定，揭示了下游基因TaNAC和TaMAPKc參與了Stpk-V介導的廣譜抗性機制，通過本項目研究，解析了Stpk-V介導的廣譜抗性機制和重要的參與調控基因，進一步明確該基因在育種中具有重要利用價值。
