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抗白粉病小麦-尾状山羊草7C易位系的创制与Pm7C基因定位

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抗白粉病小麦-尾状山羊草7C易位系的创制与Pm7C基因定位

作者：陈麒帆河南农业大学

学位级别：硕士

小麦(Triticum aestivum L.)是重要的粮食作物,其产量关系着国家粮食安全与社会稳定。由白粉菌(Blumeria graminis f.***.tritici,Bgt)引起的小麦白粉病是最具破坏性的小麦病害之一,严重损害小麦的产量和品质。培育抗病品种是防止白粉病... 详细信息

小麦(Triticum aestivum L.)是重要的粮食作物,其产量关系着国家粮食安全与社会稳定。由白粉菌(Blumeria graminis f.***.tritici,Bgt)引起的小麦白粉病是最具破坏性的小麦病害之一,严重损害小麦的产量和品质。培育抗病品种是防止白粉病危害最经济有效且安全的方法。尾状山羊草(Aegilops caudata)是来源于小麦三级基因库的一个二倍体物种(2n=2x=14,CC),是小麦遗传改良的重要基因资源。许多研究证实小麦-尾状山羊草添加系的7C染色体上携带高抗白粉病基因,并且7C染色体在进化过程中发生了大片段臂间倒位,致使短臂末端超过三分之二转移至长臂末端,导致C基因组与其他小麦属植物同源性很差,限制了抗病基因的转移与定位。目前并未有参考基因组以及小麦-尾状山羊草抗病易位系的报道。本研究创制了ph1b背景下7C重组体选育群体,构建了7C添加系转录组数据库,发掘了32个7C特异分子标记,筛选到126个小麦-尾状山羊草易位系,结合白粉病抗性鉴定将Pm7C定位在7C染色体特异分子标记Ac77516和Ac95072之间,并发掘18个Pm7C候选基因,为Pm7C的克隆与育种利用奠定了基础。具体研究内容与结果如下:1、7C染色体特异分子标记的开发与筛选:根据7C添加系转录组基因表达量筛选7C特异表达基因,开发了位置较为保守并且稳定扩增的7C特异分子标记30个;并筛选获得2个7C特异PLUG标记。根据32个特异标记序列在小麦参考基因组的物理位置,结合不同易位系的易位断点,构建了尾状山羊草7C染色体特异分子标记物理图谱。2、小麦-尾状山羊草易位系的筛选:利用4个7C染色体特异分子标记从6737个BCF易位系选育群体中筛选到126个小麦-尾状山羊草7C重组体,重组体筛选率为1.87%。126个小麦-尾状山羊草7C易位系根据分子标记分析进一步划分为30种类型。3、Pm7C的定位:鉴定了14种类型36株易位系的F家系白粉病抗性,结合各类型标记扩增结果与白粉病抗病性分析,将Pm7C定位在7C染色体长臂分子标记Ac77516和Ac95072之间,对应普通小麦7D染色体的26.34 Mb区间。4、Pm7C候选基因的发掘:基于序列同源性比对,结合共线性分析和7C转录组基因特异表达分析与功能注释,发掘位于Pm7C定位区间内的候选基因5个,7C特有的抗病基因13个。后者通过设计分子标记对定位关键重组体进行分子标记分析,即可获得Pm7C区间的候选基因。为Pm7C的进一步定位与克隆奠定了基础。

关键词：小麦尾状山羊草 Pm7C 重组体抗白粉病

抗白粉病大粒豌豆云豌37号的选育及栽培技术

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作物研究 2023年第4期37卷 422-424页

作者：胡朝芹杨峰杨新王玉宝代正明于海天郑爱清张玉荣唐永生王丽萍吕梅媛何玉华云南省农业科学院粮食作物研究所云南昆明650205 云南省玉溪市农业科学院云南玉溪653100 云南省曲靖市农业科学院云南曲靖655000

云豌37号是利用2009年从国家资源库中引进的优异种质DHN62,通过系统选育程序育成的大粒鲜食豌豆品种。该品种在品种比较试验中,产量居14个参试品种第一位;在云南省区域试验中,产量居7个参试品种第二位,与对照中豌4号比较,增产率为66.4%... 详细信息

云豌37号是利用2009年从国家资源库中引进的优异种质DHN62,通过系统选育程序育成的大粒鲜食豌豆品种。该品种在品种比较试验中,产量居14个参试品种第一位;在云南省区域试验中,产量居7个参试品种第二位,与对照中豌4号比较,增产率为66.4%,增产效果显著。该品种中抗白粉病,粒大,单株荚数多,耐冻性和丰产性好,适宜云南省海拔1 100~2 300 m的豌豆蔬菜产区或春播豌豆主产区域栽培种植。介绍了云豌37号的选育经过、特征特性、产量表现及主要栽培技术。

关键词：豌豆育种抗白粉病栽培云豌37号

基因编辑技术在抗白粉病小麦育种中的研究进展

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粮食与油脂 2023年第3期36卷 13-16页

作者：宋思徐杰赵霞周晶南京财经大学粮食安全与战略研究中心/现代粮食流通与安全协同创新中心江苏南京210003 上海市粮食和物资储备局上海200003

综述了基因编辑技术的概念及其在抗白粉病小麦育种中的应用进展,讨论了基因编辑技术在其他作物育种领域中的应用及其面临的挑战,以期为基因编辑技术在我国生物育种领域的研究提供参考。

关键词：基因编辑技术抗白粉病生物育种

野生二粒小麦抗白粉病基因的遗传定位及种质创新

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野生二粒小麦抗白粉病基因的遗传定位及种质创新

作者：张倩倩山东农业大学

学位级别：硕士

小麦(Triticum aestivum L.)作为三大粮食作物之一,为人类提供了约20%的能量。小麦白粉病由禾本科布氏白粉菌(Blumeria graminis f.***.tritici,Bgt)引起的一种全球范围内广泛流行的真菌性病害。前期研究证明来自以色列卡梅尔山“进化峡... 详细信息

小麦(Triticum aestivum L.)作为三大粮食作物之一,为人类提供了约20%的能量。小麦白粉病由禾本科布氏白粉菌(Blumeria graminis f.***.tritici,Bgt)引起的一种全球范围内广泛流行的真菌性病害。前期研究证明来自以色列卡梅尔山“进化峡谷”湿润的南坡的野生二粒小麦对来自中国不同小麦生产地区的11种白粉菌小种均具有抗性。为了挖掘抗白粉病基因,利用NFS-10和SFS2-12构建遗传作图群体,通过BSR-seq和全基因组重测序设计开发与Ml NFS10紧密连锁的分子标记,对抗白粉病基因Ml NFS10进行精细定位。研究结果如下:1.使用白粉菌流行小种E09对NFS-10和SFS2-12以及后代F、F以及F群体进行苗期抗性鉴定,对NFS-10的白粉病抗性的遗传模式进行了分析。F单株均对小种E09表现出抗性,F分离群体和F衍生家系的分离比符合单显性基因控制,表明NFS-10携带一个显性抗白粉病基因,将其命名Ml NFS10。2.通过BSR-seq和已有的3个SSR标记Xwmc313、Xwmc722和Xgpw3079将抗白粉病基因Ml NFS10定位在4AL上。利用BSR-seq和全基因组重测序获得的亲本间差异的SNPs开发分子标记,结合F群体及F衍生家系筛选出31株重组单株,对抗白粉病基因Ml NFS10进行遗传定位,将Ml NFS10定位在4AL染色体臂上0.3 c M的遗传区间内,对应中国春参考基因组2.1 Mb的物理区间。3.在中国春参考基因组4A染色体上Ml NFS10的2.1 Mb定位区域检索到34个注释基因,跟据RNA-Seq结果分析4个R基因在抗病亲本NFS-10的叶片中特异表达,为Ml NFS10的克隆和进一步的功能验证奠定了基础。4.Ml NFS10定位在4AL上,而前人也在4AL上定位了两个抗白粉病基因Ml IW30和Pm61。查阅文献和对3个基因进行相关性分析,发现Ml NFS10与另两个基因在基因来源、物理位置、基因显隐性和抗谱不同,因此Ml NFS10是一个新的抗白粉病基因,可为小麦抗白粉病遗传改良提供新的广谱抗源。5.为了加快Ml NFS10在育种的应用,将NFS-10分别与SN533491、SN10995和SN11132等进行杂交并连续回交2-3代,自BCF开始,利用开发标记XWsdau73447和XWsdau72928进行辅助选择和抗白粉病鉴定,山农533491遗传背景的BCF群体检测的含有Ml NFS10且对白粉菌抗性显著提高,种质创新培育出新的抗白粉病小麦材料。

关键词：野生二粒小麦抗白粉病遗传定位种质创新

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抗白粉病鲜食豌豆品种云豌18号及栽培技术

中国种业 2022年第1期 120-122页

作者：胡朝芹吕梅媛杨峰于海天杨新王玉宝王丽萍郑爱清代正明杨建谷金轻代快李江舟何玉华唐永生云南省农业科学院粮食作物研究所昆明650205 云南省丽江市古城区农技推广中心丽江674199 云南省昭通市农业科学院昭通657000 云南省烟草公司玉溪市公司/烟草行业病虫害生物防治工程研究中心玉溪653100 云南省曲靖市农业科学院曲靖655000

云豌18号是云南省农业科学院粮食作物研究所用澳大利亚、法国联合项目的国际圃试验中的优异种质材料L1413通过系统选育法育成的。该品种高产稳产、适应性广、抗白粉病,鲜籽粒形态性状好、粒色翠绿,口感鲜甜,是鲜籽粒豌豆生产优质品种。2... 详细信息

云豌18号是云南省农业科学院粮食作物研究所用澳大利亚、法国联合项目的国际圃试验中的优异种质材料L1413通过系统选育法育成的。该品种高产稳产、适应性广、抗白粉病,鲜籽粒形态性状好、粒色翠绿,口感鲜甜,是鲜籽粒豌豆生产优质品种。2014年通过云南省非主要农作物品种登记委员会登记,2018年通过国家非主要农作物品种登记。适宜不同生境推广种植,近5年每年在省内外推广种植10.0万~11.3万hm^(2),该品种的育成和应用可为我国巩固脱贫攻坚成果和促进乡村振兴发挥重要作用。

关键词：鲜食豌豆云豌18号系统选育抗白粉病

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黄瓜抗白粉病突变体筛选与鉴定

中国农业科学 2020年第1期53卷 172-182页

作者：亓飞林姝宋蒙飞张孟茹陈姝延张乃心陈劲枫娄群峰南京农业大学园艺学院/作物遗传与种质改良国家重点实验室

【目的】白粉病是危害黄瓜产量、品质的最严重的病害之一,抗白粉病材料的发掘与研究,可以实现从根本上解决病害问题。对获得的‘长春密刺’突变体材料进行分析,旨在筛选出黄瓜抗白粉病突变体材料,丰富育种群体。【方法】对400份‘长春... 详细信息

【目的】白粉病是危害黄瓜产量、品质的最严重的病害之一,抗白粉病材料的发掘与研究,可以实现从根本上解决病害问题。对获得的‘长春密刺’突变体材料进行分析,旨在筛选出黄瓜抗白粉病突变体材料,丰富育种群体。【方法】对400份‘长春密刺’突变体材料进行苗期接种白粉病菌试验,通过叶片病斑观察结合病情指数分析,初步筛选出抗病材料,将筛选出的抗病材料在大田环境下自然发病进一步观察表型。对初步筛选出的抗病材料进行苗期生理鉴定,测定并分析超氧化物歧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶活性以及叶绿素a、叶绿素b、类胡萝卜素、可溶性蛋白含量等生理指标,通过田间自然发病进一步筛选抗病材料,并测定其蒸腾速率、胞间二氧化碳浓度、气孔导度、净光合速率等光合作用指标及乙烯、茉莉酸、水杨酸激素含量,并通过荧光定量PCR分析叶片中乙烯、茉莉酸、水杨酸、木质素、病程相关蛋白等防御信号途径中相关基因的表达。【结果】与感病材料相比,抗病材料的表面菌斑少,净光合速率、气孔导度都优于对照‘长春密刺’,胞间CO2浓度低于‘长春密刺’。在防御激素方面,抗病材料的乙烯、茉莉酸、水杨酸含量同样优于感病材料,而在成熟期叶片的防御信号途径相关基因表达上,抗病材料的表达高于感病材料。通过苗期接种白粉病菌和田间自然发病综合筛选出了两份抗白粉病突变体材料:Mu-86-2、Mu-58-9。【结论】通过对突变体库的筛选可以获得抗白粉病新材料,这些材料的获得对黄瓜抗白粉病的遗传研究和新品种培育具有重要价值。

关键词：黄瓜突变体抗白粉病筛选鉴定

抗白粉病耐盐小麦-中间偃麦草附加系‘山农120211’的鉴定

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西北植物学报 2014年第9期34卷 1757-1763页

作者：徐林涛马莹雪张超吴瑕亓晓蕾何方鲍印广王洪刚山东农业大学农学院/国家小麦改良中心泰安分中心山东泰安271018

以中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,2n=42)与普通小麦‘烟农15’杂交,从其杂种后代中选育出一个细胞学稳定的二体异附加系‘山农120211’,该研究对其细胞学和主要性状特点进行了鉴定。白粉病抗性鉴定结果表明,‘山农120211’成株期... 详细信息

以中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,2n=42)与普通小麦‘烟农15’杂交,从其杂种后代中选育出一个细胞学稳定的二体异附加系‘山农120211’,该研究对其细胞学和主要性状特点进行了鉴定。白粉病抗性鉴定结果表明,‘山农120211’成株期对白粉病的田间抗性为免疫,苗期对白粉病菌种E09表现为免疫。以耐盐品种‘山融3号’为对照进行苗期耐盐性鉴定表明,‘山农120211’耐盐级别为2级(较强)。细胞学鉴定表明:‘山农120211’根尖细胞染色体数目为2n=44,PMC MI染色体构型为2n=22Ⅱ,具有高度的细胞学稳定性。以拟鹅观草基因组DNA为探针,‘烟农15’DNA为封阻,在‘山农120211’的根尖有丝分裂细胞中检测到2条染色体具有明显的杂交信号,确定其为二体异附加系。利用该实验室筛选的71对E组染色体特异分子标记,对‘山农120211’分析显示,标记BE494262在中间偃麦草和‘山农120211’中可以稳定扩增出1条440bp特异带,而‘烟农15’中缺少此带,BE494262可作为‘山农120211’中附加中间偃麦草染色体的特异标记。利用二倍体长穗偃麦草和一套中国春-长穗偃麦草异附加系(1Ee^7Ee),进一步将BE494262定位在2Ee染色体,确定‘山农120211’所附加的中间偃麦草染色体为2Ee染色体。

关键词：小麦中间偃麦草抗白粉病耐盐性 GISH SSR

中国野生毛葡萄抗白粉病基因VqPR1功能研究

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中国野生毛葡萄抗白粉病基因VqPR1功能研究

作者：王新棋西北农林科技大学

学位级别：硕士

葡萄是世界性重要经济果树。欧亚种葡萄具有优良的商品价值,在世界范围内被广泛种植,但其抗病性差,易遭受白粉病等病害的侵害,对果实品质及产量造成严重的损失。化学防治虽具有见效快等优点,但也易使植物产生抗药性且污染环境。因此研... 详细信息

葡萄是世界性重要经济果树。欧亚种葡萄具有优良的商品价值,在世界范围内被广泛种植,但其抗病性差,易遭受白粉病等病害的侵害,对果实品质及产量造成严重的损失。化学防治虽具有见效快等优点,但也易使植物产生抗药性且污染环境。因此研究可用于抗病育种的抗病基因对解决葡萄病害问题具有重要意义。本研究依据前人抗病基因研究基础,选取了芪合酶基因STS6、STS29、泛素连接酶基因PUB23、PUB24和病程蛋白相关基因PR1、PR10.1六个抗病相关基因,设计引物,在人工接种白粉菌条件下,对抗病的中国野生毛葡萄丹凤-2和感病的欧亚种葡萄‘赤霞珠’通过实时荧光定量检测六个抗病相关基因的抗病性表达,从中筛选出中国野生毛葡萄丹凤-2基因VqPR1对白粉病的差异性表达,通过同源克隆VqPR1并研究其抗病功能。主要研究结果如下:1、同源克隆获得病程相关蛋白VqPR1基因,序列全长为483 bp,编码160个氨基酸,定位于3号染色体,等电点为8.04,为碱性氨基酸,含有PR1家族特征结构域;在自然条件下,对中国野生毛葡萄丹凤-2的不同组织表达分析,VqPR1基因在果实和花序器官中呈特异性高表达;通过PEG介导的方法将重组载体质粒转入拟南芥原生质体进行亚细胞定位分析,结果表明,VqPR1-GFP荧光在液泡区域成弥散状分布。2、通过酵母双杂交实验和BIFC实验验证了VqPR1与泛素连接酶Vq PUB24和胞泌复合体亚基Vq EXO70B1都存在相互作用。通过烟草瞬时表达系统进行VqPR1-GFP蛋白和自噬体标记物At ATG8f-m Cherry的共定位试验,结果表明Vq EXO70B1和VqPR1均能与自噬体共定位,并且VqPR1也能与液泡膜Marker共定位,表明VqPR1蛋白与Vq EXO70B1蛋白互作定位于自噬体膜上。通过互作初步验证了VqPR1可能是通过参与调控细胞内自噬这一重要的过程来发挥抗病功能。3、通过农杆菌介导的花序侵染法稳定转化拟南芥,并筛选获得VqPR1过量表达的拟南芥株系。人工接种白粉菌观察拟南芥叶片抗病表型,接种白粉菌7 d天后,野生型拟南芥叶片感病面积明显大于VqPR1过表达株系。台盼蓝染色观察发现,过表达拟南芥株系菌丝发育进程较慢,并且过表达拟南芥株系能够积累更多的胼胝质抵御病原菌的侵害。以上结果说明,过量表达VqPR1基因能够增强拟南芥叶片对白粉菌的抗性。通过荧光实时定量PCR分析SA途径相关基因和活性氧生成基因的表达量,VqPR1基因过量表达显著下调上述相关基因的表达,并且在抗白粉菌过程中响应幅度较低,表明VqPR1过量表达能负调控SA信号途径和活性氧的积累,这种负调控机制可能是为了抑制持续的免疫反应对植物造成伤害。

关键词：中国野生毛葡萄 VqPR1 VqEXO70B1 SA信号途径抗白粉病

抗白粉病的多小穗小麦—黑麦1R附加系的分子细胞遗传学研究

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抗白粉病的多小穗小麦—黑麦1R附加系的分子细胞遗传学研究

作者：杨武娟西北农林科技大学

学位级别：硕士

小麦(Triticum aestivum L.,2n=6x=42,AABBDD)是世界上重要的粮食作物之一。小麦的近缘种属种类丰富,而且含有许多有益基因,对生物和非生物胁迫都能做出积极反应,将小麦近缘种属中含有的有益基因通过远缘杂交导入到普通小麦中是丰富和... 详细信息

小麦(Triticum aestivum L.,2n=6x=42,AABBDD)是世界上重要的粮食作物之一。小麦的近缘种属种类丰富,而且含有许多有益基因,对生物和非生物胁迫都能做出积极反应,将小麦近缘种属中含有的有益基因通过远缘杂交导入到普通小麦中是丰富和拓宽其遗传背景的重要方法。黑麦(Secale cereale L.,2n=2x=l4,RR)属于禾本科小麦族小麦亚族,作为普通小麦的三级基因源,含有丰富的优良性状和遗传变异,在小麦遗传改良中发挥着举足轻重的作用,是目前为止在小麦遗传改良中运用最广泛和成功的近缘物种之一。黑麦含有普通小麦所不及和需要的许多优良的遗传性状,例如大穗、小穗数多、免疫白粉病、高抗条锈病、抗生物和非生物胁迫能力强、抗逆性强等,是提高普通小麦产量、优化小麦品质、增强小麦抗逆性和抗病性的重要的种质资源。利用远缘杂交技术将黑麦蕴含的优异基因导入到普通小麦背景中,有利于改良小麦品种的产量、品质和抗性,加速小麦的大规模生产,丰富小麦狭窄的遗传背景和基础。在本研究中,N9436B来自于普通小麦品系陕麦611与奥地利黑麦杂交后代的衍生系,具有抗白粉病和多小穗的优异性状,为了给该材料的进一步研究和应用打下基础,本研究中综合应用细胞遗传学、分子标记、以全基因组为探针的基因组原位杂交(Genomic in situ hybridization,GISH)、以寡核苷酸为探针的荧光原位杂交(Fluorescence in situ hybridization,FISH)、抗病性鉴定和田间农艺性状调查和统计对其进行了鉴定,主要实验结果如下:1.细胞学鉴定结果表明:N9436B的根尖和花粉母细胞的染色体数目和结构稳定,其染色体组成为:2n=42+2t=22Ⅱ。以奥地利黑麦全基因组为探针的GISH鉴定结果表明:N9436B根尖有丝分裂中期的两条染色体有黄绿色荧光信号,为黑麦染色体,花粉母细胞减数分裂中期,两条有黄绿色荧光信号的黑麦染色体配对良好,为一对染色体,其中的两条端体染色体为小麦染色体臂。以寡核苷酸Oligo-pSc119.2和Oligo-pTa-535为探针进行多色荧光原位杂交(FISH)鉴定,构建了陕麦611、奥地利黑麦和N9436B的FISH核型;结合同步的GISH与FISH鉴定结果表明:N9436B中的一对黑麦染色体为1R,一对小麦端体为2DS染色体臂。同时,对N9436B的分子标记结果发现,黑麦的所以染色体中,只有位于1R的6对特异标记(NOR-R1、TSM716、NOR-1、TSM621、CJ545184和AF136486)在N9436B中扩增出了黑麦的特异条带。以上实验结果表明:N9436B为普通小麦-黑麦1R附加系,其染色组成为2n=42+2t=40W+2tW+2(1R)。2.田间农艺性状的调查统计结果表明:N9436B的小穗数、穗粒数和穗长明显高于普通小麦亲本陕麦611。其中,最为突出的是N9436B的小穗数,平均为34个,而亲本陕麦611为21个,奥地利黑麦为43个。由此推断N9436B中控制多小穗性状的基因可能来源于亲本奥地利黑麦。3.苗期采用小麦白粉菌(Blumeria graminis f.***.tritici)菌种E09接种N9436B、陕麦611和奥地利黑麦,以及分别携带来源于黑麦1RS染色体臂的抗白粉病基因Pm8和Pm17的小麦种质Kavkaz和Amigo。成株期采用白粉病混合小种接种。结果表明:N9436B和黑麦在苗期和成株期均免疫白粉病小种,而陕麦611、Kavkaz和Amigo均为感病,由此推断N9436B的抗性来源于奥地利黑麦,而且不同于Pm8和Pm17。成株期接种条锈菌混合小种条中31号和32号,结果表明:N9436B和奥地利黑麦在成株期对条锈病均表现为高抗,陕麦611表现高感,说明N9436B的条锈病抗性可能来自于奥地利黑麦。

关键词：小麦-黑麦附加系多小穗抗白粉病 GISH FISH 分子标记