抗白粉病黑麥微小染色體的結構及遺傳機制研究

《抗白粉病黑麥微小染色體的結構及遺傳機制研究》是符書蘭為項目負責人，四川農業大學為依託單位的面上項目。

基本介紹

• 中文名：抗白粉病黑麥微小染色體的結構及遺傳機制研究
• 項目類別 ：面上項目
• 依託單位：四川農業大學
• 項目負責人：符書蘭

項目摘要

白粉病是小麥重要病害之一，黑麥6RL染色體上攜帶的白粉病抗性基因對我國多數白粉菌優勢菌系表現優異抗性。然而，由於6R染色體對小麥農藝性狀存在不良影響，導致該抗性基因還未被成功套用到小麥育種中。我們創製了抗白粉病的新型小麥-黑麥6RL微小染色體附加系，提供了6RL染色體上優異抗性基因遺傳和套用的新途徑，可望解決這一難題。本項目將利用育成的這些材料，綜合採用SLAF-Seq、RNA-Seq、原位雜交和免疫共定位技術，分析抗病微小染色體的結構特點，闡明抗病微小染色體在不同小麥背景中的遺傳機制及其對小麥重要農藝性狀的影響。研究結果將推動黑麥6RL白粉病抗性基因在小麥育種中的套用進程，同時豐富植物工程微小染色體在作物育種中套用的理論基礎。

結題摘要

白粉病是小麥重要病害之一，黑麥6RL染色體上攜帶的白粉病抗性基因目前仍具廣譜抗性。由於連鎖累贅和遺傳不平衡的影響，該抗病基因還未被成功套用。本項目利用抗白粉病的小麥-黑麥6RL微小染色體附加系，考察6RL微小染色體對農藝性狀的影響，創製抗白粉病的新型易位系；研究微小染色體的減數分裂行為和傳遞規律；研究微小染色體結構、著絲粒活性；對微小染色體減數分裂轉錄組測序、研究減數分裂相關基因的表達；改進小麥背景中黑麥染色體的鑑定方法。獲得了3個不同小麥背景的、抗白粉病的6RL微小染色體附加系共150份，明確了微小染色體對重要農藝性狀沒有負面影響；創製了抗白粉病的6DL/6RLKumi119、6BS.6BL-6RLKu和2BS.2BL-6RLKu小片段易位系。不同來源的6RL微小染色體減數分裂正常配對頻率和傳遞頻率存在顯著差異；開發了300對定位於6RL 5個區段的特異分子標記；開發了16對6RL微小染色體特異分子標記，將11條黑麥scaffolds序列定位於6RL微小染色體。克隆了新的黑麥著絲粒特異序列，明確了6RL微小染色體著絲粒序列結構特徵，發現6RL微小染色體著絲粒結構存在差異，微小染色體著絲粒都有活性；減數分裂轉錄組測序獲得了149個差異轉錄本，但沒有找到與微小染色體的傳遞率差異有明顯聯繫的基因，發現著絲粒結構不同可能是導致微小染色體傳遞率不同的主要原因。開發了3條能用於非變性螢光原位雜交（ND-FISH）分析的寡核苷酸探針，能代替基因組原位雜交（GISH）技術，準確、快速的鑑定小麥背景中的黑麥染色體。研究結果為外源有利基因在小麥育種中的套用以及人工染色體的構建提供了一定的理論指導，即：利用攜帶功能基因的外源微小染色體創製小麥-異源小片段易位系可能更容易實現套用，人工染色體構建過程中，著絲粒序列的選擇可能是保證染色體正常傳遞的重要因素。創製的小麥-黑麥6RL小片段易位系具有較好的套用前景。新寡核苷酸探針的開發，提高了鑑定小麥背景中黑麥染色體的效率。