《野生二粒小麥抗白粉病基因發掘、精細定位和圖位克隆》是依託中國農業大學，由劉志勇擔任項目負責人的重點項目。
基本介紹
- 中文名：野生二粒小麥抗白粉病基因發掘、精細定位和圖位克隆
- 依託單位：中國農業大學
- 項目負責人：劉志勇
- 項目類別：重點項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
小麥白粉病是影響小麥安全生產的重要病害，野生二粒小麥是小麥抗白粉病基因重要種質資源，發掘野生二粒小麥中的抗白粉病基因，並導入普通小麥品種中套用於育種實踐，對培育抗白粉病小麥新品種有重要意義。本研究擬通過抗病性遺傳分析和分子標記定位，從野生二粒小麥中發掘對我國白粉病菌優勢小種具有良好抗性的抗白粉病基因。在初步分子標記定位抗白粉病基因的基礎上，利用水稻和短柄草基因組序列，開展比較基因組學研究，利用小麥、短柄草和水稻基因組區段的共線性關係，開發小麥EST基礎上的多態性標記，構建抗白粉病基因高密度遺傳連鎖圖譜。利用大規模抗病性分離群體對抗白粉病基因進行精細遺傳定位，並根據比較基因組學分析結果，進行染色體登入，篩選小麥BAC基因組文庫，通過染色體步移，構建抗白粉病基因物理圖譜。經BAC序列分析，圖位克隆抗白粉病基因候選基因，利用遺傳轉化和VIGS等手段驗證抗白粉病基因功能。
結題摘要
由Blumeria graminis f.sp. tritici (Bgt)引起的小麥白粉病是嚴重影響小麥安全生產的重要病害，在全國各麥區均有發生，且在黃淮等小麥主產區呈日益嚴重的趨勢，已經成為小麥生產上危害面積最大的病害。野生二粒小麥（Triticum dicoccoides）是硬粒小麥和普通栽培小麥的祖先種，蘊含豐富的白粉病抗性基因資源。發掘其抗白粉病基因，並對其抗性進行深入的遺傳學分析、分子標記定位、精細定位、圖位克隆和功能解析，對研究小麥白粉病抗性機理、解析寄主抗性基因與病原菌互作機制、揭示小麥抗白粉病基因遺傳進化和開展小麥抗白粉病遺傳改良和分子育種均具有重要意義。本研究對野生二粒小麥與普通小麥雜交和連續回交後代抗白粉病品系WE4、WE24、I216和I219進行了抗病性遺傳分析和分子標記定位，分別明確了其中含有的Pm4 (2AL)、Pm36 (5BL)等位點抗白粉病基因。還對實驗室前期發現的來源於野生二粒小麥抗白粉病基因MlIW170（定位於2BS）和具有廣譜抗性的Ml3D232（定位於5BL）進行了精細定位和圖位克隆研究，分別構建了硬粒小麥品系81086A／野生二粒小麥IW170和普通小麥品系薛早／野生二粒小麥與普通小麥回交後代品系3D232大規模F2:3分離群體，在對抗白粉病基因MlIW170和Ml3D232初步分子標記定位的基礎上，通過對其所在染色體區段與水稻和短柄草直系同源基因組區域的比較基因組分析，開發了基於比較基因組分析的新EST分子標記，構建了高密度飽和遺傳連鎖圖譜。根據精細遺傳定位結果，篩選硬粒小麥品種 Langdon 和實驗室構建的野生二粒小麥品系TZ-2 BAC 基因組文庫, 進行染色體登入和步移，構建了全長分別為880kb和551kb覆蓋小麥抗白粉病基因MlIW170基因組區間和Ml3D232基因組區間的BAC物理圖譜，將MlIW170和Ml3D232分別定位於0.16cM和0.035cM的遺傳區間。通過BAC測序和序列注釋分析，發現MlIW170位於富含抗病基因類似序列（RGA）的基因組區間，有大量的基因重複；通過候選基因預測，初步確定了抗白粉病基因Ml3D232的候選基因B1，通過構建互補載體和超表達載體，利用轉基因技術，初步驗證了B1基因具有抗白粉病的功能，為後續Ml3D232基因功能驗證和廣譜白粉病抗性機理研究奠定了基礎。
