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利用HIGS技术创制短柄草抗赤霉病材料

谭成龙  马微  郭军  
【摘要】:小麦赤霉病(Fusarium head blight)是由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum)引起的一种真菌病害,是世界范围内的一种毁灭性病害。小麦受到赤霉菌侵染后不仅产量下降,而且会产生多种毒素,这些毒素对人和动物都会产生毒害作用。培育抗性品种是针对小麦病害最为经济环保的防控策略。然而,在目前的研究中,应对赤霉病抗病品种相对较少。因此,鉴定赤霉病的致病相关基因和创制抗赤霉病的种质资源显得尤为重要。近年来,寄主诱导的基因沉默(Host-Induced Gene Silencing,HIGS)技术已被广泛的应用于基础理论研究及培育新的种质资源。在本实验中,以禾谷镰刀菌的分泌蛋白和激酶基因作为沉默的靶标基因。构建沉默表达载体后通过农杆菌转化的方法转入短柄草中,以期筛选出沉默后抗病性明显增强的基因,为后续创制小麦抗赤霉病种质资源奠定基础。本实验构建了FGSG_00677、FGSG_0873 1、FGSG_1 3463、CYP5 1、FGSG_09660、FGSG_05775、FGSG_1 2300、FGSG_11564、FGSG_10056共9个基因的沉默表达载体。通过农杆菌介导的方法将构建好的沉默表达载体转入短柄草中。FGSG_00677、FGSG_08731、FGSG_13464、CYP51四个基因获得了稳定的转化植株。通过PCR检测和GUS染色检测,FGSG_00677获得阳性株系7株:FGSG_08731获得阳性株系3株;FGSG_13464获得阳性株系5株;CYP51获得阳性株系3株。将FGSG_00677、FGSG_08731、FGSG_13464、CYP51 T2代接种禾谷镰刀菌PH-1后,野生型短柄草小穗发病明显,而转基因植株几乎没有发病,且PH-1在转基因短柄草小穗中的侵染率显著低于在野生型短柄草小穗中的侵染率,说明转基因短柄草植株对赤霉病具有一定的抗病性。组织学观察显示侵染野生型植株的禾谷镰刀菌菌丝网较为密集,而侵染转基因植株中的菌丝网较为稀疏,有的甚至没有菌丝网,只有稀疏的菌丝,菌丝膨大畸变。说明在转基因植株中,禾谷镰刀菌的侵染力有所下降。从而进一步证明了转基因短柄草植株对赤霉病的抗病性。本实验通过HIGS技术鉴定赤霉病的致病相关基因,创制短柄草抗赤霉病新材料,从而为创制小麦抗赤霉病种质资源提供基因资源和理论基础。

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