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小麦成株期抗叶锈病基因Lr12精细定位

华北农学报 2024年第5期39卷 179-185页

作者：刘志杰王新海高璞董瑞李帅杰张培培刘大群李在峰河北省农作物病虫害生物防治工程技术研究中心河北农业大学植物保护学院河北保定071001

成株期抗叶锈病基因Lr12在生产上具有良好抗性,为Lr12进行精细定位并开发可靠的分子标记,以感病材料Thatcher和含Lr12抗性基因的近等基因系RL6011为亲本杂交产生F_(1),进一步自交产生F_(2)单株和F_(2∶3)家系。在田间利用5种强毒力叶锈... 详细信息

成株期抗叶锈病基因Lr12在生产上具有良好抗性,为Lr12进行精细定位并开发可靠的分子标记,以感病材料Thatcher和含Lr12抗性基因的近等基因系RL6011为亲本杂交产生F_(1),进一步自交产生F_(2)单株和F_(2∶3)家系。在田间利用5种强毒力叶锈菌混合小种(PHTT、THKS、THTT、PHTS和PHKS)接种F_(2)单株和F_(2∶3)家系进行成株抗叶锈性鉴定和抗性遗传分析。随后利用16K液相芯片对F_(2)的10个抗病单株和10个感病单株进行基因分型,获得与Lr12紧密连锁的SNP位点,确定抗病基因所在的染色体物理区间,开发SSR分子标记并构建遗传连锁图谱。结果表明,对RL6011(Lr12)/Thatcher的3494个F_(2)单株进行抗叶锈性鉴定,抗病单株与感病单株之间的分离比符合3∶1(χ^(2)_(3∶1)=0.14;P=0.71)。对685个F_(2∶3)家系进行抗叶锈性鉴定,抗病单株、抗病杂合单株与感病单株之间的分离比符合1∶2∶1(χ^(2)_(1∶2∶1)=2.01;P=0.37),表明Lr12为显性基因且群体分离符合单基因遗传规律。通过遗传连锁图谱分析成株期抗叶锈病基因Lr12基因位于SSR分子标记YK12817和YK12928之间,遗传区间为0.38 cM,对应中国春参考基因组(***.V1.0)中4BL染色体579.44~581.53 Mb物理范围内共2.09 Mb的物理区间。上述结果为预测候选基因提供了确定的依据。

关键词：小麦叶锈病基因定位连锁标记 Lr12

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TaNAC069转基因抗叶锈病小麦种质的创制与分析

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河北农业大学学报 2024年第4期47卷 10-16页

作者：秦臻崔钟池耿怀民刘长山王海燕刘大群河北农业大学植物保护学院/河北省农作物病虫害生物防治技术创新中心河北保定071000

转录因子是植物中重要的一类抗病相关蛋白,其中NAC(NAM、ATAF1/2和CUC)类转录因子在植物应对生物胁迫和非生物胁迫方面起着重要作用。本研究前期获得了1个小麦(Triticum aestivum L.)NAC类转录因子TaNAC069,并初步证明其参与小麦抗叶锈... 详细信息

转录因子是植物中重要的一类抗病相关蛋白,其中NAC(NAM、ATAF1/2和CUC)类转录因子在植物应对生物胁迫和非生物胁迫方面起着重要作用。本研究前期获得了1个小麦(Triticum aestivum L.)NAC类转录因子TaNAC069,并初步证明其参与小麦抗叶锈病防御反应。本研究将TaNAC069基因构建到过表达载体pLGY-02中,利用农杆菌(Agrobacterium)介导的遗传转化法将pLGY-02-TaNAC069重组载体导入小麦感叶锈病农家品种‘JW’中,获得11个TaNAC069转基因T0株系。对T_(1)~T_(4)代植株进行PCR检测,明确TaNAC069已转入11个小麦株系中,并能稳定遗传;实时荧光定量PCR(Quantitative real-time PCR,qPCR)检测明确T1代11个转基因株系中TaNAC069基因的表达量显著高于受体材料‘JW’;对TaNAC069转基因小麦进行叶锈病抗性鉴定,TaNAC069转基因小麦叶锈病的发病程度比‘JW’轻,孢子量较少,表明TaNAC069基因过表达提高了转基因小麦对叶锈病的抗性。本研究明确了TaNAC069基因在小麦防御叶锈病过程中起正向调控作用,为解析TaNAC069的抗叶锈病机制奠定了基础。

关键词：小麦叶锈菌 NAC转录因子转基因抗病性

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2个小麦叶锈菌效应蛋白的功能分析

2个小麦叶锈菌效应蛋白的功能分析

中国植物病理学会2024年学术年会

作者：王苹梁苍娟甄丹妹闫红飞刘大群河北农业大学植物保护学院国家北方山区农业工程技术研究中心河北省农作物病虫害生物防治工程技术研究中心晋州市农业农村局

由小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的小麦叶锈病是一种对全球小麦生产构成严重威胁的气传真菌性叶部病害。叶锈菌在侵染寄主过程中会分泌一系列参与互作过程的效应蛋白,解析效应蛋白的功能对防控该病害具有重要意义。本研究基于前... 详细信息

由小麦叶锈菌(Puccinia triticina)引起的小麦叶锈病是一种对全球小麦生产构成严重威胁的气传真菌性叶部病害。叶锈菌在侵染寄主过程中会分泌一系列参与互作过程的效应蛋白,解析效应蛋白的功能对防控该病害具有重要意义。本研究基于前期17个小麦叶锈菌菌株转录组分析及全基因组重测序的基础上,对筛选出的2个效应蛋白Pt26886和Pt12223进行研究。利用qPCR技术检测2个效应蛋白在叶锈菌侵染小麦不同时期的表达模式,结果显示Pt26886在18 h达到表达高峰,Pt12223在48 h达到表达高峰。利用农杆菌介导的瞬时表达系统在烟草进行瞬时表达,发现2个效应蛋白均能抑制BAX诱导的细胞坏死,且缺失信号肽序列均定位在烟草细胞核和细胞膜。利用酵母分泌转化酶系统验证了2个效应蛋白的N端信号肽具有分泌功能。利用细菌Ⅲ型分泌系统在小麦中过表达,发现Pt26886在Lr42上,Pt12223在Lr28上引起的活性氧和胼胝质积累量最高并伴有坏死反应,初步确定2个效应蛋白发挥无毒效应。利用HIGS技术在Lr42中沉默Pt26886,在Lr28中沉默Pt12223,结果发现沉默Pt26886后Lr42上叶锈菌表型从"1"变成"3",沉默Pt12223后Lr28上叶锈菌表型从"0"变成"2",且组织学观察发现120 h时,与对照相比均交织成菌丝团,侵染面积更大,证实了2个效应蛋白的无毒功能。后续将提纯这2个蛋白,分别筛选与之互作的靶标并进行互作验证,揭示其作用机理,为制定新的小麦叶锈病防治策略奠定良好基础。

关键词：小麦叶锈菌效应蛋白细菌Ⅲ型分泌系统 HIGS

来源： cnki会议评论

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小麦Hussar衍生品系抗叶锈病基因分析

植物遗传资源学报 2024年第4期25卷 622-628页

作者：赵欣雨王羽李艳艳高维芳李星康占海河北农业大学植物保护学院保定071000 河北农业大学食品科技学院保定071000

以抗叶锈病小麦品系Hussar的衍生品系H103P为抗病亲本,郑州5389为感病亲本杂交得到的234个F4家系群体为材料,进行抗叶锈病基因定位分析。利用带有不同毒力的16个叶锈菌生理小种进行苗期抗叶锈性鉴定,结果表明周麦22及携带Lr13、Lr23和L... 详细信息

以抗叶锈病小麦品系Hussar的衍生品系H103P为抗病亲本,郑州5389为感病亲本杂交得到的234个F4家系群体为材料,进行抗叶锈病基因定位分析。利用带有不同毒力的16个叶锈菌生理小种进行苗期抗叶锈性鉴定,结果表明周麦22及携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种对16个叶锈菌生理小种均表现感病,H103P对除PHKT外的所有小种表现抗病,表明H103P抗叶锈性与携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种不同。利用5种强毒力混合菌种(THTT、PHTT^(②)、FHJS^(②)、PHKS、PHTT^(①))进行田间抗叶锈性鉴定,结果表明H103P、SAAR、周麦22以及Lr13载体品种田间表现均为高抗,234个F4家系群体抗性呈连续性分布,在田间表现出良好的成株期抗性。抗叶锈病基因定位分析结果表明,在小麦品系H103P中定位到1个位于小麦2BS染色体上的抗叶锈病基因,暂命名为LrHu。利用含有Lr13的特异性引物对H103P和郑州5389的扩增产物进行特异性酶切,结果发现小麦品系H103P含有抗叶锈病基因Lr13。小麦抗叶锈病基因LrHu与Lr13的关系还需进一步研究验证。

关键词：小麦叶锈病主效基因定位分子标记

小麦TaSPX1基因的克隆、表达及耐低氮逆境的功能研究

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作物学报 2024年第3期50卷 576-589页

作者：张宝华刘佳静田晓田旭钊董阔武郁洁肖凯李小娟河北农业大学生命科学学院河北保定071001 河北省植物生理和分子病理学重点实验室河北保定071001 河北农业大学农学院河北保定071001

包含SPX、SPX-EXS、SPX-MFS和SPX-RING四个亚族的植物SPX基因家族在磷信号应答中发挥重要功能,但迄今对小麦的该家族基因成员功能了解尚少。本研究前期从小麦(Triticum aestivum)中鉴定得到一个SPX亚族成员基因TaSPX1(GenBank ***33230... 详细信息

包含SPX、SPX-EXS、SPX-MFS和SPX-RING四个亚族的植物SPX基因家族在磷信号应答中发挥重要功能,但迄今对小麦的该家族基因成员功能了解尚少。本研究前期从小麦(Triticum aestivum)中鉴定得到一个SPX亚族成员基因TaSPX1(GenBank ***332300),亚细胞定位分析发现其定位于细胞核。对TaSPX1和来自小麦、拟南芥和水稻SPX家族的同源蛋白进行系统进化分析,结果表明,其与水稻SPX亚族的OsSPX1亲缘关系较近。应用RT-qPCR技术研究发现,TaSPX1的表达量在低氮胁迫下显著增加。构建烟草(Nicotiana tabacum)过表达转基因系(overexpression lines,OE),应用MS营养液培养对野生型(WT)和OE株系OE3和OE4植株表型进行鉴定。发现在低氮胁迫下,OE3和OE4较WT表现明显的生长优势,植株鲜重、根重和叶面积显著增加;包括光合速率、胞间CO_(2)浓度、气孔导度和蒸腾速率在内的光合参数,以及氮含量、可溶性糖、可溶性蛋白和叶绿素含量也都较WT显著增加。对氮吸收和同化相关基因的表达和酶活性测定结果表明,上述基因的部分成员在OE植株中的表达量和氮同化酶活性升高。此外,对包括SOD、POD和CAT在内的植株活性氧清除相关酶活力和MDA含量测定表明,与WT相比,OE植株中保护酶的活性均明显提高,MDA含量降低。同时发现OE植株中部分保护酶基因成员的表达水平也较WT明显升高。这些结果初步证实了TaSPX1通过改善光合参数、增强氮吸收和转运以及加强保护酶系统等在介导植株抵御低氮胁迫中发挥重要作用。本项研究对小麦SPX家族成员抵御非生物逆境功能增加了新认识,为作物抗低氮营养逆境的遗传改良提供了理论依据。

关键词：小麦 TaSPX1 亚细胞定位低氮胁迫功能分析

河北邯郸和北京杨树的叶锈病菌及检疫性物种Melampsora medusae的监测

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菌物学报 2024年第9期43卷 36-44页

作者：胥卓尔廖伊倩吕友红王有方秦志林段维军朱小琼中国农业大学植物保护学院植物病理学系农业农村部作物有害生物监测与绿色防控重点实验室北京100193 宁波检验检疫科学技术研究院浙江宁波315012 邯郸市肥乡区林业局河北邯郸057550 宁波海关浙江宁波315012

杨树广泛应用于木材生产、防护林和园林景观建造,具有显著的经济价值和生态价值。杨树叶锈病主要为害杨树叶片,幼苗叶片更容易受害,2023年河北邯郸杨树苗圃叶锈病发生严重危害。本研究针对河北邯郸及北京发生的杨树叶锈病病菌,通过观察... 详细信息

杨树广泛应用于木材生产、防护林和园林景观建造,具有显著的经济价值和生态价值。杨树叶锈病主要为害杨树叶片,幼苗叶片更容易受害,2023年河北邯郸杨树苗圃叶锈病发生严重危害。本研究针对河北邯郸及北京发生的杨树叶锈病病菌,通过观察夏孢子形态特征并结合rDNA ITS序列差异进行鉴定。结果发现,采自两地的杨树叶锈病菌均为松杨栅锈菌Melampsora larici-populina,未发现我国对外检疫杨树叶锈病菌***。本研究详细比较了杨树叶锈病菌的ITS序列差异,可以将***与Melampsora属中其他种区分开,为后续杨树叶锈病病原的鉴定和监测提供了基础数据。

关键词：杨树叶锈病松杨栅锈菌种类鉴定 ITS序列

小麦与叶锈菌互作过程中TaGRF1-A基因功能的研究

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农业生物技术学报 2024年第2期32卷 247-258页

作者：顾佳牛泽霖王茜王冬梅河北农业大学华北作物改良与调控国家重点实验室/河北省植物生理与分子病理学重点实验室/生命科学学院

克隆小麦(Triticum aestivum)抗叶锈病相关基因，深入研究其表达特征，对阐释小麦抵抗叶锈菌(Puccinia triticina)的分子机制意义重大。通过对本实验室前期得到的RNA-seq转录组数据库的分析，发掘了1个14-3-3家族基因，与小麦抵抗叶锈... 详细信息

克隆小麦(Triticum aestivum)抗叶锈病相关基因，深入研究其表达特征，对阐释小麦抵抗叶锈菌(Puccinia triticina)的分子机制意义重大。通过对本实验室前期得到的RNA-seq转录组数据库的分析，发掘了1个14-3-3家族基因，与小麦抵抗叶锈菌侵染密切相关，在亲和与不亲和组合中表达差异明显。为深入了解该基因在小麦抵御叶锈菌侵染过程中的功能，本研究从小麦抗叶锈近等基因系TcLr26中克隆了该基因，经序列比对显示其为小麦中的TaGRF1-A基因。制备TaGRF1-A蛋白的多克隆抗体，Western blot检测分析表明，该抗体能够与小麦中的TaGRF1-A蛋白呈特异性结合，并且在不亲和互作过程中受叶锈菌诱导呈现先上调后下降的表达趋势。利用病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing, VIGS)技术降低不亲和组合中TaGRF1-A的表达量，接种叶锈菌后结果显示，叶锈菌侵染部位的过敏性反应(hypersentive reaction, HR)面积和吸器母细胞(haustorium mother cell, HMC)数量明显增加，在接种叶锈菌15 d后叶片表面出现了叶锈菌夏孢子堆，并且致病相关(pathogenesis-related, PR)基因表达降低。结果表明，TaGRF1-A在小麦抵抗叶锈菌侵染过程中正调控寄主的抗锈性。本研究为进一步探究TaGRF1-A在小麦与叶锈菌互作过程的作用机制提供了参考。

关键词：小麦叶锈菌 TaGRF1-A 多克隆抗体病毒诱导的基因沉默(VIGS)

基于图像处理技术的小麦条锈病严重度自动分级系统构建

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植物病理学报 2024年第2期54卷 385-397页

作者：蒋倩王红丽王海光中国农业大学植物保护学院北京100193

条锈病是小麦上最重要的病害之一,严重影响小麦安全生产。该病害的严重度准确评估对病害预测和病害管理措施制定至关重要。为了实现小麦条锈病严重度的准确评估,本研究基于图像处理技术建立了小麦条锈病严重度自动评估方法,构建了小麦... 详细信息

条锈病是小麦上最重要的病害之一,严重影响小麦安全生产。该病害的严重度准确评估对病害预测和病害管理措施制定至关重要。为了实现小麦条锈病严重度的准确评估,本研究基于图像处理技术建立了小麦条锈病严重度自动评估方法,构建了小麦条锈病严重度自动分级系统。借助图像处理软件对获取的小麦条锈病各个严重度级别的发病单叶图像进行了手动分割,获取叶片区域图像和病斑区域图像,并统计获得每一发病单叶的叶片区域和病斑区域的像素数量,计算获得了每一发病单叶的病斑面积占发病叶片总面积的实际百分率。基于图像处理技术,利用4种图像分割方法对发病单叶图像进行叶片区域和病斑区域自动分割,与利用图像处理软件对病害图像进行手动分割所获取结果进行比较,获得了最优的病害图像自动分割方法。利用最优病害图像自动分割方法情况下获得的每一发病单叶的病斑面积占发病叶片总面积的百分率,分别依据每一个严重度级别的基于平均值中间值的实际百分率参考范围和病斑面积实际百分率的99%参考值范围,对每一发病单叶进行严重度评估,评估结果表明,基于病斑面积实际百分率的99%参考值范围的严重度评估方法最优,其严重度评估平均准确率为88.19%。利用最优的病斑图像自动分割方法和最优的严重度评估方法,结合PyQt5库、Qt Designer和PyUIC5设计工具,使用Python语言编程构建了小麦条锈病严重度自动分级系统。本研究为基于图像处理技术的小麦条锈病严重度自动评估提供了基础,并为其他植物病害的严重度评估提供了方法和思路参考。

关键词：小麦条锈病严重度评估自动分级系统病害图像图像处理

甘肃和青海小麦条锈菌UV-B辐射敏感性测定

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植物病理学报 2024年第3期54卷 591-606页

作者：李婷婷赵雅琼金社林姚强王海光中国农业大学植物保护学院北京100193 山西农业大学植物保护学院太谷030801 甘肃省农业科学院植物保护研究所兰州730070 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

位于西北地区的甘肃和青海是我国小麦条锈病病原菌(Puccinia striiformis ***,Pst)重要的越夏区和菌源基地,也是Pst毒性变异频率较高地区,该区域海拔高,紫外线辐射强度大。为了解紫外线对Pst存活力和毒性变异的影响,本研究测定了分离自... 详细信息

位于西北地区的甘肃和青海是我国小麦条锈病病原菌(Puccinia striiformis ***,Pst)重要的越夏区和菌源基地,也是Pst毒性变异频率较高地区,该区域海拔高,紫外线辐射强度大。为了解紫外线对Pst存活力和毒性变异的影响,本研究测定了分离自甘肃和青海部分地区21个Pst菌株夏孢子的相对萌发率和UV-B辐射LT50值(UV-B致死中时间,即在一定UV-B辐射强度下夏孢子相对萌发率为50%时所需辐射时间),探索了相应菌株对UV-B辐射的敏感性。结果表明,在3个UV-B辐射强度(150、200和250μw·cm^(-2))下,分离自甘肃和青海的全部Pst供试菌株的夏孢子相对萌发率均与UV-B辐射时间呈极显著负相关(P研究结果为探索紫外线对Pst存活力和毒性变异的影响提供了一定理论基础,为小麦条锈病的监测和防控提供了一定依据。

关键词：小麦条锈病相对萌发率 LT50值 UV-B辐射敏感性