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《利用比较基因组学实现小麦抗白粉病基因pmtm4 的精细定位》

  • 来源专题：转基因生物新品种培育
  • 编译者： Zhao
  • 发布时间：2017-03-14

  • 由小麦白粉菌引起的白粉病是最严重的小麦病害之一。小麦品种抗白粉病基因的选育及其在育种中的应用是防治该病的有效途径。遗传分析表明，一个单一的显性抗病基因命名为pmtm4起源于中国小麦唐麦4号抗小麦白粉病菌E09.。详细的比较基因组学分析有助于紧密标记pmtm4并且通过大的F2群体构建精细的基因图谱，在该基因图谱中pmtm4坐落在0.66-cm遗传间隔。对节节麦中PmTm4的同源染色体区域进行识别，并在节节麦的Ae构成草图中的相应序列结构中 表征了两个抗病基因同源序列 (RGA) 。在映射区间基因标记和Ae同源基因的识别上关系密切，为PmTm4染色体着陆图位克隆提供了切入点。

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    • 编译者：季雪婧
    • 小麦白粉病是威胁粮食安全的病害之一。当前，提高小麦的白粉病抗性尤其是广谱抗性，是小麦抗病育种领域的主要任务。野生二粒小麦是普通小麦的野生祖先种，经历了长期而复杂的环境演变，积累了丰富的遗传多样性，是现代小麦抗病遗传改良的宝贵资源。 中国科学院遗传与发育生物学研究所研究员刘志勇与赵玉胜团队采用图位克隆、PacBio长读长基因组重测序、突变体和转基因功能验证等方法，克隆到广谱抗白粉病基因Pm36。Pm36编码一个新型的具有跨膜结构域的串联激酶（WTK7-TM）蛋白。白粉菌多小种鉴定发现，WTK7-TM对我国不同生态区的所有测试的104个白粉菌生理小种均表现出免疫或高抗。研究发现，Pm36位点存在明显的基因组扩张和新基因产生现象。EMS突变体实验发现，WTK7-TM的两个激酶结构域和跨膜结构域对于抗病功能至关重要。体外磷酸化实验初步证实，串联激酶WTK7-TM的两个激酶结构域对于自磷酸化和底物磷酸化的能力均是必需的。进化分析显示，两个激酶结构域可能是通过重复形式产生，属于“丝氨酸/苏氨酸”类型激酶。亚细胞定位发现串联激酶WTK7-TM定位于细胞质膜。基因溯源分析发现，Pm36基因稀有地分布在野生二粒小麦的南部居群，未参与小麦的进化过程，且在现代小麦基因库中缺失。该研究采用分子设计育种，将Pm36基因导入我国小麦主产区主栽品种，创制出高产而抗病的小麦新种质ZKPm36，为培育广谱抗白粉病小麦新品种提供了基因资源、奠定了理论基础。4月10日，相关研究成果以A membrane associated tandem kinase from wild emmer wheat confers broad-spectrum resistance to powdery mildew为题，在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、河北省重点研发计划、海南省崖州湾种子实验室“揭榜挂帅”项目等的支持。
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  • 《小麦和大麦的系统获得抗性、NPR1与致病相关基因》
    • 来源专题：转基因生物新品种培育
    • 编译者：zhangyi8606
    • 发布时间：2018-11-30
    • 在拟南芥中，系统获得抗性（SAR）的建立超出了病原体最初感染的范围，或者直接由水杨酸（SA）或其功能类似物，2，6-二氯异烟酸（INA）和苯并噻二唑（BTH）诱导。NPR1蛋白是SAR的SA信号传感与转导的主要调控因子。在小麦(Triticum aestivum)和大麦(Hordeum vulgare)中，病原体感染和BTH处理均可诱导对白粉病、叶锈病、镰刀菌白叶枯病等各种病害产生广谱抗性。然而，三种不同类型的SAR样反应，包括获得抗性（AR）、系统免疫（SI）和BTH诱导抗性（BIR）似乎通过激活不同的基因途径来实现。近年来小麦和大麦NPR1同源物在AR和SI中的研究为深入了解这两种植物SAR的发生机制提供了初步线索。本文综述了小麦和大麦中AR、SI和BIR的特异性，并将拟南芥和水稻模型植物的SAR进行了比较。重点介绍了SAR下游基因的研究进展，包括致病相关基因（PR）和BTH诱导基因。
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