小麦抗病基因同源序列分析及条锈菌诱导的防御酶活性研究

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小麦条锈病是世界性的重要病害,严重威胁小麦生产。在我国,特别是西南麦区由于适宜的发病条件和现代农业造成的栽培品种和遗传背景的单一化,使得条锈病成为我国小麦生产上最为严重的病害,造成巨大的经济损失。本研究以小麦新品种川农17(R57)、川农19(R88)、及其它抗病品种(系)为材料,以条锈菌水源14、条中32和流行生理小种混合菌为诱导菌种,采用生化分析方法,RGA分析技术,借助生物信息学分析手段,研究病原菌诱导后抗病相关防御酶系活性的变化规律;并对小麦抗病相关的基因片段进行分离、克隆,探讨这些特异性片段结构与功能的关系;同时对四川省普遍使用的小麦抗病遗传材料的抗病基因同源序列多样性进行分析,为进一步阐明小麦抗病生化和分子机制,抗条锈病基因的分离、克隆,合理选择小麦抗性亲本提供理论依据。主要研究结果如下: 1 病原菌诱导后抗、感小麦品种可溶性蛋白及防御酶系活性变化分析表明: 1) 条锈菌水源14、条中32分别接种后,抗、感品种的可溶性蛋白含量在48h后出现高峰,而混合菌种接种后可溶性蛋白含量高峰均推后到72小时。2) 抗病品种的SOD活性在接种(单、混合菌种)后在0-24h内均出现上升趋势,感病品种的SOD活性在该时间段均出现不同程度的降低趋势。3) 抗病品种的POD活性在接种(单、混合菌种)后0-96h内总体上呈上升趋势,其最终活性均高于感病品种,而感病品种的POD变化呈现两个峰值:混合菌系接种后POD活性的变化较单菌接种显著。4) 抗病品种的CAT活性在接种后0-24h迅速降低,此后略有回升,R88 CAT活性总体上高于R57;感病品种在整个过程中CAT活性变化不明显:接种单菌系与混合菌系CAT活性变化无明显差异。 2 利用RT-PCR技术对小麦抗性材料进行扩增,共有78对RGA引物组合扩增出清晰可辨谱带,通过1.5%的琼脂糖电泳共检测出142条较强的条带,平均每对引物扩增出1.82条。其中,引物Xal-NBS-F/Xal-NBS-R在R88品种(接种诱导48h)中扩增出一条特异性条带RGA702;引物XalLR-F/XalLR-R在10N材料中(接种诱导24h和72h)均扩增出另一条特异性条带RGA200。序列分析表明:1) RGA702编码的氨基酸序列与玉米、黑麦草及水稻的蛋白磷酸酯酶2A相似达95%以上,该序列编码的产物可能参与植物抗病代谢过程。2) RGA200编码的氨基酸序列与大麦、水稻、玉米的酰基转移蛋白具有较高的相似性(>76%),但该序列含多个终止密码子,推测其可能是一个假基因。
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