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基于转录组分析小麦糖转运蛋白TaSTP3的功能

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麦类作物学报 2024年

作者：刘榛怀宝玉康振生刘杰西北农林科技大学生命科学学院作物抗逆与高效生产全国重点实验室西北农林科技大学植物保护学院

为探究小麦TaSTP3基因参与的糖转运途径及其在小麦与条锈菌互作中的作用,以TaSTP3的RNA沉默转基因小麦T2代植株和Fielder小麦植株为材料进行转录组（RNA-seq）测序,筛选差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析,推测TaSTP3基因可能参与的调... 详细信息

为探究小麦TaSTP3基因参与的糖转运途径及其在小麦与条锈菌互作中的作用,以TaSTP3的RNA沉默转基因小麦T2代植株和Fielder小麦植株为材料进行转录组（RNA-seq）测序,筛选差异表达基因并进行GO和KEGG富集分析,推测TaSTP3基因可能参与的调控通路和涉及的基因数量。结果表明,有7 660个差异表达基因,其中3 194个上调表达,4 466个下调表达。GO功能富集发现差异表达基因主要集中在糖类、碳水化合物及纤维素的代谢与合成;经KEGG富集分析,TaSTP3基因沉默后糖类、氨基酸和脂质的代谢与合成中的基因表达量发生显著变化,并且还有较多基因富集到植物激素信号转导和苯丙烷类物质生物合成通路。综上所述,推测TaSTP3通过运输糖类物质来改变糖类在条锈菌与小麦互作中的分布情况,以此传递分子信号来影响其他营养物质的代谢、植物激素转导和光合作用,因此可以从上述通路中寻找与TaSTP3互作的靶标基因,并对其参与的调控通路展开验证。

关键词：小麦 TaSTP3 RNA干扰转录组

小麦E3泛素连接酶TaRING1互作靶标筛选与验证

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西北植物学报 2024年第9期44卷 1411-1419页

作者：王金棉韩璐昕康振生刘杰西北农林科技大学生命科学学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学植物保护学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学作物抗逆与高效生产全国重点实验室陕西杨凌712100

【目的】为探究TaRING1在小麦与条锈菌互作过程中的作用,解析其作用机理,为小麦条锈病的绿色防控提供理论依据。【方法】利用酵母双杂交技术筛选TaRING1的互作靶标蛋白,并通过荧火素酶互补实验(LCA)及双分子荧光互补(BiFC)验证互作,通... 详细信息

【目的】为探究TaRING1在小麦与条锈菌互作过程中的作用,解析其作用机理,为小麦条锈病的绿色防控提供理论依据。【方法】利用酵母双杂交技术筛选TaRING1的互作靶标蛋白,并通过荧火素酶互补实验(LCA)及双分子荧光互补(BiFC)验证互作,通过泛素化实验对TaRING1的泛素功能进行验证,通过烟草瞬时表达及小麦原生质体转化分析靶标TaRIP92的亚细胞定位。【结果】以TaRING1作为诱饵,利用酵母双杂交技术筛选到互作靶标TaRIP92,并通过LCA及BiFC验证TaRING1与TaRIP92互作,通过体外泛素化实验证明TaRING1可以泛素化底物TaRIP92,烟草瞬时表达及小麦原生质体转化发现TaRIP92蛋白定位于线粒体。【结论】TaRING1通过与线粒体蛋白TaRIP92互作并对其进行泛素化。

关键词：小麦条锈病 E3泛素连接酶 TaRING1 TaRIP92

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青海省2014—2016年小麦条锈菌越夏菌源群体毒性结构分析

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植物病理学报 2024年第3期54卷 561-570页

作者：陈建雄詹刚明郭青云康振生姚强青海大学农林科学院青海省农业有害生物综合治理重点实验室/农业农村部西宁作物有害生物科学观测实验站西宁810016 西北农林科技大学植物保护学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室杨凌712100

为探明青海省不同地区小麦条锈菌(Puccinia striiformis ***)越夏菌源之间的相互关系,于2014—2016年小麦秋苗期,从青海省不同地区采集发病初期的小麦条锈菌样本,利用近等基因系和辅助鉴别寄主进行毒性鉴定,在此基础上对不同年份和地区... 详细信息

为探明青海省不同地区小麦条锈菌(Puccinia striiformis ***)越夏菌源之间的相互关系,于2014—2016年小麦秋苗期,从青海省不同地区采集发病初期的小麦条锈菌样本,利用近等基因系和辅助鉴别寄主进行毒性鉴定,在此基础上对不同年份和地区亚群的小麦条锈菌毒性多样性进行分析。结果表明,青海省小麦条锈菌群体毒性类型丰富,在106份条锈菌标样中共鉴定出65种毒性类型。其中,供试条锈菌群体对Yr25、Yr29和YrA抗条锈病基因的毒性频率最高,均为100%;其次是Yr44,为99.07%;对Yr5和Yr15的毒性频率均为0;除YrTr1基因(1.76%)外,对其余抗条锈基因的毒性频率在45.56%~97.78%之间,表明除Yr5、Yr15和YrTr1这3个基因外,其余24个抗条锈基因的抗性已减缓或丧失。不同采样年份小麦条锈菌系毒性多样性分析结果表明:2016年菌系毒性多样性最高,其次为2014年,2015年最低。不同采样地区小麦条锈菌系毒性多样性分析结果表明:化隆县群体的毒性基因多样性最高,其次为贵德县,民和县的毒性基因多样性最低。2014—2016三年中供试条锈菌群体对Yr5、Yr15和YrTr1基因的毒性频率在0~2.8%,表明这3个基因是当前青海省有效的抗条锈病基因,可进一步加以利用。本研究明确了青海省小麦条锈菌群体毒性类型以及不同地区间条锈菌群体毒性强弱,为该省小麦抗病品种合理布局提供了理论依据。

关键词：小麦条锈病毒性抗条锈基因

结合0.1K前景和16K背景芯片快速解析小麦新品系的基因组结构和重要性状遗传基础

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麦类作物学报 2024年

作者：李笑笑相明杰刘胜杰王晓婷李杰郑炜君吴建辉曾庆东康振生张传量王长发韩德俊西北农林科技大学/作物抗逆与高效生产全国重点实验室

为探索并建立基于小麦0.1K前景和16K背景芯片快速解析基因组结构和重要性状遗传基础的方法,对小麦新品系西农302及其亲本西农865和百农矮抗58分别进行苗期分小种和田间成株期抗病性鉴定,分析西农302及其亲本的抗条锈病特征,并利用小麦16... 详细信息

为探索并建立基于小麦0.1K前景和16K背景芯片快速解析基因组结构和重要性状遗传基础的方法,对小麦新品系西农302及其亲本西农865和百农矮抗58分别进行苗期分小种和田间成株期抗病性鉴定,分析西农302及其亲本的抗条锈病特征,并利用小麦16K背景选择芯片对西农302及其亲本进行基因分型,根据亲本间16K芯片基因型的差异SNP位点,分别统计西农302来自双亲的基因组区段,确定西农302的基因组结构;利用小麦0.1K前景芯片对西农302及其亲本进行基因分型,确定西农302所含有的抗条锈病性基因/QTL位点,明确西农302的抗条锈病遗传基础,同时分析西农302所含有的其他重要性状相关优异等位基因/QTL。结果表明,西农302在苗期对中国流行的条锈病生理小种CYR32和CYR34均表现出微弱的抗性(IT=6),但在田间条件下表现出高水平成株期抗条锈性(IT=1,DS<5);西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率分别为64.28%和30.22%;西农302聚合了双亲的多个优异基因/QTL位点,同时含有多抗基因Lr27/Yr30/Sr2/Pbc1及其上位性互作基因Yr FDC12/Pbc FDC12、抗条锈病位点***-7BL和***-2AL、抗赤霉病位点***-5AS和***-5AL、矮秆基因Rht-2、Rht-8和QPht/***-2D.1以及千粒重位点QGl-4A等重要性状相关基因/QTL。这说明0.1K前景选择和16K背景选择SNP芯片可以应用于小麦新品种(系)的基因组结构和重要性状遗传基础的解析;西农865和百农矮抗58对西农302的遗传贡献率存在显著差异,西农865的遗传贡献率约为百农矮抗58的2倍;西农302聚合了双亲的抗条锈病、抗赤霉病、矮秆和千粒重等多个重要性状相关优异基因/QTL。

关键词：小麦新品系 SNP 芯片遗传构成

陕西省和山西省小麦茎基腐病病原菌鉴定及其致病力分析

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麦类作物学报 2024年

作者：李佳琪王彩叶奚柳芸夏富丽张嘉乐李春莲谢飞舟尹祥杰祁伟亮朱艳天袁凤平康振生韩德俊曾庆东西北农林科技大学植物保护学院/作物抗逆与高效生产全国重点实验室西北农林科技大学农学院陕西省植物保护工作总站山西省植物保护植物检疫中心陇东学院

为了解陕西和山西两省小麦茎基腐病害的病原菌种类组成及其致病力的差异,于2023年春季在这两个省份的35个采样点采集了663份具有茎基腐病症状的病株,对每个采样点随机选择的5株样品进行病菌分离,并开展了形态学及ITS和真菌毒素trichothe... 详细信息

为了解陕西和山西两省小麦茎基腐病害的病原菌种类组成及其致病力的差异,于2023年春季在这两个省份的35个采样点采集了663份具有茎基腐病症状的病株,对每个采样点随机选择的5株样品进行病菌分离,并开展了形态学及ITS和真菌毒素trichothecene biosynthetic 1 (Tri1)序列的分子鉴定,同时随机选取32份假禾谷镰孢菌进行小麦苗期致病力鉴定。结果表明,从175份培养物分离得到138株菌系,菌系的形态学及序列特征分析鉴定得到85株镰孢菌系,其中假禾谷镰孢菌Fusarium pseudograminearum 72株(占比84.71%),三线镰孢菌*** 7株(占比8.24%),禾谷镰孢菌*** 3株(占比3.53%),燕麦镰孢菌*** 2株(占比2.35%),拟轮枝镰孢菌*** 1株(占比1.18%)。不同菌系之间致病力存在显著差异。此外,利用本研究开发的Tri1基因特异性标记能够有效地区分假禾谷镰孢菌和禾谷镰孢菌。由此可见,陕西和山西两省小麦茎基腐病优势病原菌均为假禾谷镰孢菌,不同样本分离得到的假禾谷镰孢菌菌株对小麦幼苗的致病力存在显著差异。

关键词：小麦茎基腐病病原菌鉴定假禾谷镰孢菌致病力分析

长江中下游小麦新品系条锈病抗性评估与抗病基因分析

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麦类作物学报 2024年第7期44卷 835-845页

作者：李壮黄彦川张传量蔚睿刘胜杰吴建辉李春莲郑炜君曾庆东康振生韩德俊西北农林科技大学农学院/作物抗逆与高效生产全国重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学植物保护学院/作物抗逆与高效生产全国重点实验室陕西杨凌712100

由小麦条锈菌(Puccinia striiformis West. f. *** Eriks.&Henn.)引起的条锈病是世界范围内小麦的重要病害。长江中下游麦区是中国小麦主产区之一和重要的小麦商品粮基地,也是中国小麦条锈病流行的重点防控地区。准确评价该地区小麦品种... 详细信息

由小麦条锈菌(Puccinia striiformis West. f. *** Eriks.&Henn.)引起的条锈病是世界范围内小麦的重要病害。长江中下游麦区是中国小麦主产区之一和重要的小麦商品粮基地,也是中国小麦条锈病流行的重点防控地区。准确评价该地区小麦品种(系)对当前小麦条锈病流行小种的抗性,了解抗条锈基因在各个品种及所处麦区内的分布状况,对及时调整抗病育种目标、指导抗病品种及抗病基因的合理布局与应用具有重要意义。本研究收集了2019-2021年间苏、皖、鄂等长江中下游麦区103份小麦材料,包括34份当地主栽品种和69份参加新品种区域审定试验的高代品系,于2021年分别在陕西杨凌混合小种(CYR32、V26-lab)人工病圃及四川江油自然诱发病圃进行成株期抗条锈性鉴定;以当前流行条锈菌小种条中32(CYR32)和G22致病类群(V26-lab)对参鉴品系进行苗期分小种鉴定,利用16个已知抗条锈基因的19个SNP标记进行分子检测,其中包括11个全生育期抗病基因[Yr5a、Yr5b (YrSP)、Yr6、Yr7、Yr9、Yr15、Yr26、Yr28、Yr81、YrZH84和YrAS1676]和5个成株期抗病基因(Yr18、Yr30、Yr78、Yr86和YrLT26),推测小麦品系可能携带的抗病基因。结果表明,34份主栽品种中,23份表现成株期抗病。在69份高代品系中,苗期对CYR32和V26-lab小种表现抗病的品系分别有11份和13份,对CYR32和V26-lab均表现免疫或者近免疫的品系仅有2份。根据品系成株期抗病DS值的聚类热图结果表明,在杨凌表现抗病的品系有44份,在江油表现抗病的品系有25份,在两地均表现环境稳定抗病的品系有17份。分子检测表明,参鉴品系中可能携带Yr5b、Yr6、Yr7、Yr9、Yr30、Yr78、Yr81、Yr86、YrZH84、YrLT26和YrAS1676,其中只有Yr6、Yr81和YrLT26显著影响抗病性,没有发现可能携带Yr5a、Yr15、Yr18、Yr26和Yr28的品系。此外,Yr78、Yr81、Yr86和YrAS1676组合表现可有效抗条锈病。长江中下游麦区小麦品系对小麦条锈菌当前流行小种的抗性整体水平较2010年前明显提高,抗病基因的使用呈多样化趋势。

关键词：小麦条锈病 Yr基因 SNP标记小麦抗条锈育种长江中下游麦区

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小麦条锈病跨区域全周期绿色防控技术体系的构建与应用

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植物保护 2024年第3期50卷 1-9,36页

作者：刘万才李跃王保通李好海冯小军刘媛彭红吕国强张光先王玲赵中华王晓杰康振生全国农业技术推广服务中心国家农业技术集成创新中心北京100125 西北农林科技大学植物保护学院作物抗逆与高效生产全国重点实验室杨凌712100 河南省植保植检站郑州450002 陕西省植物保护工作总站西安710005 宁夏回族自治区农业技术推广总站银川750001 河南省邓州市植保植检站邓州474150 宁夏回族自治区固原市原州区农业技术推广中心固原756000

小麦条锈病是我国小麦生产上一种跨区域流行的重大病害。1949年以来,我国小麦条锈病研究,治理能力明显提升,发病面积、流行程度、流行频率明显降低,但由于条锈菌Puccinia striiformis ***新毒性小种不断产生和气候异常变化等因素的影响... 详细信息

小麦条锈病是我国小麦生产上一种跨区域流行的重大病害。1949年以来,我国小麦条锈病研究,治理能力明显提升,发病面积、流行程度、流行频率明显降低,但由于条锈菌Puccinia striiformis ***新毒性小种不断产生和气候异常变化等因素的影响,近年来其流行规律和成灾机制出现了新的变化,发生危害加重,严重威胁小麦生产和国家粮食安全。基于“十二五”以来我国在小麦条锈病菌毒性新小种产生、有性生殖、侵染循环和大区流行规律等方面的最新研究成果,作者在学习和实践以往病害治理经验的基础上,坚持长短结合、标本兼治、分区治理、综合防治的指导思想,制定了“以绿色防控为基础,以全周期管理为重点,以跨区域联防联控为保障”的防控策略,提出了精准监测预报、毒性小种变异监测、早期菌源控制、抗病品种合理布局和应急防控等关键技术,集成构建了全国小麦条锈病跨区域全周期绿色防控技术体系,制定了越夏易变区、冬季繁殖区(越冬区)和春季流行区分区防控技术体系。经在小麦条锈病主要流行区大面积试验示范,取得了防控效果85%以上,化学农药用量减少10%以上,小麦单产提高5%以上的成效。2022年-2023年在全国小麦主产区大范围组织推广应用,有效控制了小麦条锈病严重流行势头,全国病害发生面积出现了新低,有效减轻了灾害损失,保障了国家粮食安全。

关键词：小麦条锈病条锈菌跨区域全周期绿色防控技术体系大区流行

西北农林科技大学小麦多组学数据库的构建与应用

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西北农业学报 2024年第6期33卷 1019-1028页

作者：路田刘子辉赵鹏邱四春王晓明郑炜君韩德俊毛虎德宋卫宁陈新宏奚亚军王中华吉万全康振生许盛宝西北农林科技大学农学院陕西杨凌712100 西北农林科技大学旱区作物逆境生物学国家重点实验室陕西杨凌712100 西北农林科技大学植保学院陕西杨凌712100

本研究在大规模根系转录组分析的基础上,获得406份全球遗传多样性丰富的小麦种质的基因型数据,并通过对18个农艺性状在10个种植环境中的系统调查,获得对应的表型数据。实验室前期评估证实表型与基因型数据可靠,可应用于小麦研究。同时,... 详细信息

本研究在大规模根系转录组分析的基础上,获得406份全球遗传多样性丰富的小麦种质的基因型数据,并通过对18个农艺性状在10个种植环境中的系统调查,获得对应的表型数据。实验室前期评估证实表型与基因型数据可靠,可应用于小麦研究。同时,整合基因型、转录组、表型与栽培环境的气象数据,建立了一个可在网站(https://***/resource)自由下载与利用的小麦多组学数据库,为小麦功能基因的挖掘与机理研究提供支持。

关键词：小麦多组学数据库基因型表现型

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锈菌效应子的研究现状与展望

植物保护学报 2022年第1期49卷 58-68页

作者：郭嘉钱朝伟朱浩川郭军康振生西北农林科技大学植物保护学院旱区作物逆境生物学国家重点实验室陕西杨凌712100

锈菌是最大的一类植物病原真菌,由其引起的病害严重威胁着全球农业生产安全。锈菌作为活体营养寄生菌,在其与寄主互作过程中会分泌大量效应子以促进其侵染。开展病菌效应子调控寄主免疫机制的研究将为锈病持久绿色防控提供理论依据。该... 详细信息

锈菌是最大的一类植物病原真菌,由其引起的病害严重威胁着全球农业生产安全。锈菌作为活体营养寄生菌,在其与寄主互作过程中会分泌大量效应子以促进其侵染。开展病菌效应子调控寄主免疫机制的研究将为锈病持久绿色防控提供理论依据。该文主要针对锈菌效应子的功能及其调控寄主免疫机制方面的研究进行了概述,并对锈菌效应子今后的研究方向进行了展望。

关键词：锈菌寄主植物效应子植物-病原互作