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中国遗传学会第九次全国会员代表大会暨学术研讨会

作者： ZHANG Hong WANG Chang-You WANG Ya-Juan JI Wan-Quan State Key Laboratory of Crop Stress Biology for Arid Areas College of Agronomy(Northwest A&F University)

Wheat(Triticum aestivum) production is seriously threatened by Puccinia striiformis f. *** West(Pst) worldwide,and R-genes are considered the most cost-effective stratagem to minimize the *** most abundant R genes belong to the nb-LRR *** date,hundreds of R genes with nb-LRR domains have been reported and dissected in arabidopsis,rice,barley,maize, and so on,whereas knowledge concerning nb-arc genes has been limited,especially in hexaploid *** wheat nb-arc orthologues were identified and characterized,and named TaYRGs(YRGIa,1b,2-6).The cDNA of TaYRG1a consisted of 4147 nucleotides and contained an open reading frame of 2889 nucleotides encoding a polypeptide of 962 amino acids(aa),while TaYRG6 encoded a polypeptide of 136 *** estimated molecular weight of TaYRG1 protein was 108.2 kD with a pI of *** with TaYRG1,the constructs of TaYRG2,YRG3,YRG4, YRG5 and YRG6,showed 675+63,1537,2107,2387 and 2478-bp deletions but contain conserved 5’and 3’ ***,the 2387-bp deletion was replaced with a 551-bp insertion in TaYRG5 Since all of these genes are captured from mRNA and appeared in order following the primary TaYRGi,we inferred that TaYRG2,YRG3,YRG4 and YRG6 were transcribed with exon skipping and alternative 5’ and 3’ splicing site types in the process of post-transcription,while TaYRG5 was formed with intron *** exclusive exons exited in the proceeding of TaYRG4 and *** to TMpred,four transmembrane helices existed at *** analysis indicated that TaYRGs were involved in plant defense against Pst ***,in the compatible interaction,transcript accumulation was nearly *** levels in hyper-susceptible lines,Xiaoyan 22 and Mingxian 169 are substantially lower than that in the common immune wheat lines Shaamnai 139 and Yuanfeng ***,the expression of TaYRGs in immune hexaploid wheat was significantly greater than that in diploid species at

关键词： wheat Puccinia striiformis f.sp.tritici West nb-arc Subcelluar localization RNAi,enhanced immune resistance

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青稞条纹病相关nb-arc家族生物信息学分析及候选基因功能验证

青稞条纹病相关NB-ARC家族生物信息学分析及候选基因功能验证

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作者：魏婵青海大学

学位级别：硕士

青稞(Hordeum vulgare *** Hook.f.)是我国青藏高原地区主要的粮食作物,称为裸大麦。条纹病是大麦生产过程中一种常见的真菌性种传病害,条纹病害一旦发生会引起青稞产量的大幅度降低,也会严重影响青稞的品质。本研究利用大麦参考基因组... 详细信息

青稞(Hordeum vulgare *** Hook.f.)是我国青藏高原地区主要的粮食作物,称为裸大麦。条纹病是大麦生产过程中一种常见的真菌性种传病害,条纹病害一旦发生会引起青稞产量的大幅度降低,也会严重影响青稞的品质。本研究利用大麦参考基因组信息筛选了大麦nb-arc基因家族,利用前期全长转录组和转录组测序结果,确定条纹病相关候选基因Hvn RPS2和Hvn RGA3。分析他们在条纹病胁迫下的表达模式。通过VIGS技术验证了Hvn RPS2基因的抗条纹病功能,初步揭示了该基因在青稞抗条纹病过程中发挥的作用。主要研究结果下:1.基于大麦参考基因组鉴定了298个nb-arc家族成员,进行了染色体定位,分析了基因结构、蛋白结构域和motif、蛋白进化及与拟南芥、玉米和水稻的共线性关系。结果显示,298个大麦nb-arc基因不均匀分布在大麦七条染色体上;298个大麦nb-arc基因家族成员之间基因和蛋白结构存在较大差异,被分为9组;绝大部分家族成员的同义突变不受自然选择压力;大麦与拟南芥不存在共线性关系,大麦与玉米、水稻中分别发生了7对和9对复制事件。2.利用前期抗病青稞品种‘昆仑14号’和感病青稞品种‘Z1141’在条纹病胁迫下的转录组和全长转录组测序结果,大麦298个nb-arc基因中有7个差异表达的nb-arc基因。GO分析显著富集它们主要集中在细胞和代谢过程中;KEGG分析发现一个nb-arc基因(基因ID:HORVU2Hr1G089020)富集在植物病和原菌互作的通路中。转录组分析结果表明,条纹病胁迫下,Hvn RPS2和Hvn RGA3(基因ID:HORVU2Hr1G087730)表达量显著降低和升高,根据以上研究结果确定Hvn RPS2和Hvn RGA3为青稞抗条纹病相关基因。3.通过同源克隆技术,从‘昆仑14’和‘Z1141’叶片中克隆了Hvn RPS2和Hvn RGA3基因。序列分析表明,Hvn RPS2碱基序列和其编码的氨基酸序列在两品种中一致性均为100%;Hvn RGA3编码的氨基酸序列一致性分别为98.25%。q RT-PCR表明,随着条纹病胁迫时间的延长,抗病青稞品种‘昆仑14’和感病青稞‘Z1141’的Hvn RPS2和Hvn RGA3基因呈先降低后升高再下降的表达模式;与正常叶片相比,感病叶片的基因表达量极显著下调,且抗病品种的表达量下调值显著高于感病品种。推测Hvn RPS2和Hvn RGA3基因在青稞抗条纹病过程中发挥重要的负反馈调节。4.通过VIGS技术初步验证了Hvn RGA3基因的抗条纹病功能。半定量以及荧光定量检测结果表明,Hvn RGA3基因表达量显著降低后,叶片抗病能力明显高于对照组,表明Hvn RGA3基因沉默能够提高青稞的抗条纹病功能,说明Hvn RGA3基因在青稞抗条纹病过程中发挥重要的负反馈作用。本研究结果为青稞nb-arc类基因在抗病育种中的研究提供了新思路。

关键词：青稞条纹病 nb-arc HvnRPS2 HvnRGA3 VIGS

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A Rice nbS-arc Gene Conferring Quantitative Resistance to Bacterial Blight Is Regulated by a Pathogen Effector-Inducible miRNA

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Molecular Plant 2020年第12期13卷 1752-1767页

作者： Guanghuai Jiang Dongfeng Liu Dedong Yin Zhuangzhi Zhou Yue Shi Chunrong Li Lihuana Zhu and Wenxue Zhai Institute of Genetics and Developmental Biology Chinese Academy of SciencesBeijing 100101China Key Laboratory of Plant Molecular Physiology Institute of BotanyChinese Academy of SciencesBeijing 100093China

The bacterium Xanthomonas oryzae ***(Xoo)causes blight in rice worldwide,resulting in signifi-cant crop ***,no gene underlying a quantitative trait locus(QTL)for resistance against Xoo has been cloned ***,we report the map-based cloning of a QTL,in which the nbS8R gene confers quantitative resistance to ***8R encodes an nb-arc protein,which is involved in pathogen/microbe-associated molecular pattern-triggered immunity and whose expression is regulated by non-TAL effector XopQ-inducible Osa-miR1876 through DNA *** analysis of nbS8R in wild rice species and rice cultivars suggests that the Osa-miR1876 binding sites in the 5'UTR of nbS8R are inserted by chance and have undergone variations with Osa-miR1876 throughout *** inter-action between nbS8R and XopQ-inducible Osa-miR1876 is partially in keeping with the zigzag model,revealing that quantitative genes may also follow this model to control the innate immune response or basal disease resistance,and may prove valuable in utilizing the existing landraces that harbor the nbS8R gene but with no Osa-miR1876 binding site in rice breeding for bacterial blight resistance.

关键词： quantitative trait locus disease resistance bacterial blight nb-arc microRNA DNA methylation

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nbS型菊花白色锈病抗病相关基因克隆与表达分析

NBS型菊花白色锈病抗病相关基因克隆与表达分析

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作者：姜琳沈阳农业大学

学位级别：硕士

菊花（Chrysanthemum morifolium）姿态曼妙,风韵极佳,是世界上重要的观赏花卉。菊花白色锈病是一种具有极具破坏性的病害,严重影响了植物的观赏价值和商业价值。目前,在基因组水平上对感病菊花品种进行性状改良,是防治病害、降低损失... 详细信息

菊花（Chrysanthemum morifolium）姿态曼妙,风韵极佳,是世界上重要的观赏花卉。菊花白色锈病是一种具有极具破坏性的病害,严重影响了植物的观赏价值和商业价值。目前,在基因组水平上对感病菊花品种进行性状改良,是防治病害、降低损失最直接有效的方法。本试验以观察多年的菊花白色锈病高抗品种‘C029’和感病品种‘S13’、‘S8’、‘神马’为试验材料,利用其他与抗锈病相关物种的nbS保守结构域序列在菊花参考数据库中进行BLAST搜索,找到了候选基因CHR00059759和CHR00088030。根据基因序列设计引物进行克隆及生物信息学分析,并进一步对抗病、感病品种进行菊花白色锈病病原菌接种处理,探究nbS型抗病相关基因的特异性。主要研究结果如下:***00059759基因在抗病品种‘C029’和感病品种‘S13’、‘S8’、‘神马’中的编码序列和基因组序列分别为1612bp、1618bp、1615bp和1615bp,表明该基因不含有内含子。CHR00088030基因在抗病品种‘C029’和感病品种‘S13’、‘S8’、‘神马’中的编码序列分别为1503bp、1503bp、1497bp和1482bp。将两个基因的编码序列与NCBI保守域数据库进行序列比对,发现它们均属于RX-CC＿like超家族,且含有nb-arc保守结构域。将CHR00059759及CHR00088030基因分别命名为CmCC-nb-arc-1和CmCC-nb-arc-2。2.在nb-arc保守结构域内,CmCC-nb-arc-1基因在抗病品种和三个感病品种中共有7个共有的差异SNP位点,导致了5个氨基酸发生非同义突变。CmCC-nb-arc-2基因在抗病品种和三个感病品种中共有30个共有的差异SNP位点,导致了3个氨基酸发生非同义突变。由此推测这两个基因可能与菊花白色锈病抗性相关。***-nb-arc-1及CmCC-nb-arc-2蛋白均属于non-TIR-nbS-LRR类蛋白家族,为稳定的亲水性蛋白,不含有跨膜区和信号肽,亚细胞定位预测其在叶绿体或细胞外起作用,与莴苣的亲缘关系最近。4.对抗病、感病材料进行接种菊花白色锈病病原菌处理,发现CmCC-nb-arc-1基因在抗、感品种中虽然都呈现出先下调后呈明显的上调的表达趋势,但在抗病品种和感病品种之间的表达丰度明显不同。在抗病品种C029’中的表达水平要显著高于感病品种‘S8’,而经无菌水处理的对照组表达量均无明显变化,进一步推测CmCC-nb-arc-1基因可能与菊花白色锈病抗性相关。

关键词：菊花 nb-arc 菊花白色锈病克隆表达分析

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辣椒疫病的药物防治及候选抗性基因的筛选和鉴定

辣椒疫病的药物防治及候选抗性基因的筛选和鉴定

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作者：杜金松四川农业大学

学位级别：硕士

辣椒疫病是一种由辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)引起的最为常见的辣椒病害之一。根据发病部位的不同,可导致根腐、茎腐、叶腐、果腐等。辣椒疫霉菌属于卵菌纲,卵菌纲曾经被归在真菌类,由于卵菌与真菌在细胞壁组成、繁殖方式等方面... 详细信息

辣椒疫病是一种由辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)引起的最为常见的辣椒病害之一。根据发病部位的不同,可导致根腐、茎腐、叶腐、果腐等。辣椒疫霉菌属于卵菌纲,卵菌纲曾经被归在真菌类,由于卵菌与真菌在细胞壁组成、繁殖方式等方面有很大的不同,目前倾向于归为“伪真菌类”。同时在生产上,真菌类杀菌剂对辣椒疫霉菌的防治效果千差万别。本研究对10种真菌类杀菌剂进行了毒力鉴定和筛选,对170份辣椒材料进行抗病性鉴定,检验、筛选和应用了文献报道中的辣椒疫病抗性分子标记,从辣椒测序材料CM334基因组中鉴定了nb-arc类的R候选基因,并通过荧光定量试验(q RT-PCR)分析了部分R候选基因和文献报道中的抗病基因对辣椒疫霉菌侵染的响应规律。主要研究结果如下:(1)采用平板生长法、叶盘漂浮法和温室活体栽培三种方法,对10种市面上常用的真菌杀菌剂进行毒力测定。烯酰吗啉、氟吗啉、银法利、百菌清能有效抑制辣椒疫霉菌菌丝的营养生长。对疫霉孢子抑制效果较好的是烯酰吗啉、氟吗啉和银法利。同时烯酰吗啉、氟吗啉、银法利、百菌清对辣椒疫病的保护治疗效果最强。烯酰吗啉、氟吗啉和银法利对辣椒疫霉菌从生长到侵染的全过程均表现出高毒力,生产上常用的甲基托布津对辣椒疫霉菌的几乎无防治效果。上述结果可指导辣椒生产上精准施药。(2)采用游动孢子液灌根法对170份辣椒材料进行苗期抗病性鉴定,以已知的高抗材料CM334为阳性对照。共筛选到高抗材料18份,抗病材料36份,中抗材料23份,感病材料93份。结合苗期人工接种和离体叶片法确定高抗材料6份,即PC17、PC61、PC80、PC125、PC138、PC144。这些材料对四川本地疫霉菌菌株YM-1是具有较高抗性的品种,可用于疫病抗性育种的研究工作。(3)将已有的抗性分子标记应用到辣椒资源材料中进行可靠性测试,标记Op D04.717的准确率达到94.4%。以CM334为供体父本,以泡椒1号为母本,以人工接菌鉴定为手段,以Op D04.717为鉴定标记,开展泡椒1号的抗病回交转育。从100个BC1个体中鉴定到9个抗性株,从400个BC2个体中鉴定到18个抗性株,从1000个BC3中鉴定到10个抗性株。上述结果表明,在回交转育的过程中分子标记选择的效率有限,后代植株抗病性容易丢失,辣椒疫病的抗性可能受多个QTL位点互作的影响。(4)从辣椒CM334基因组中共鉴定到570个nb-arc类的R候选基因。根据特征结构域分类,这些R候选基因可以分为NL型、CNL型和TM型等6个亚组。辣椒的R候选基因没有均匀的分布在染色体上,而是成簇出现。在人工侵染辣椒疫霉菌的情况下,有32个nb-arc基因对疫霉菌侵染产生显著反应,主要聚集在3号,5号和7号染色体上,其中只有5个基因属于nb-LRR类型。(5)结合辣椒疫病抗性位点Pc5.1对辣椒疫霉菌侵染的响应规律,综合大量文献,并将文献中分子标记的遗传位置转换为CM334基因组中的序列位置,绘制一个最大范围的Pc5.1区域,并命名为Ext-Pc5.1。在Ext-Pc5.1内共有44个差异表达基因,其中14个为nb-arc基因。荧光定量PCR结果表明,snakin-1(CA05g05250)和丝氨酸/苏氨酸-蛋白激酶(CA05g06890)的表达水平在抗病材料中均上调,在感病材料中均下调。上述基因可作为广谱抗性研究的候选基因,如Snakin-1具有体外活性和广谱性的识别病原体的特点。

关键词：辣椒根腐病杀菌剂防效抗病性分子标记辅助选育 nb-arc

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