【摘要】：小麥條銹病是由條形柄銹菌小麥專化型(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的重要的小麥病害,在全球小麥產(chǎn)區(qū)普遍流行,給小麥的生產(chǎn)帶來重大的損失。小麥條銹菌是一種活體寄生真菌,也是一種轉(zhuǎn)主寄生菌,在小麥上進(jìn)行無性繁殖,產(chǎn)生夏孢子、冬孢子和擔(dān)孢子,在轉(zhuǎn)主寄主小檗上進(jìn)行有性生殖,產(chǎn)生性孢子和銹孢子。小麥條銹菌還有眾多的具有不同致病力的生理小種,條銹菌生理小種很容易發(fā)生毒性變異,這導(dǎo)致抗病小麥品種抗性“喪失”現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。因此,小麥抗銹育種是一項(xiàng)長(zhǎng)期且艱巨的工作,含有抗條銹病基因的抗源材料的發(fā)掘,抗條銹病基因的染色體定位以及克隆是小麥抗銹育種的關(guān)鍵。目前,大約有80個(gè)抗條銹病基因位點(diǎn)被正式命名,但只有6個(gè)抗條銹病被克隆出來�？箺l銹病基因Yr10來源于普通小麥“Moro”,是一個(gè)全生育期小種特異性抗病基因,在我國(guó)大部分地區(qū),Yr10對(duì)大多數(shù)的當(dāng)?shù)亓餍械臈l銹菌生理小種還具有抗性。因此,Yr10抗病基因在抗病育種中還具有重要利用價(jià)值。Yr10編碼一個(gè)典型的CC-NB-LRR抗病蛋白,但對(duì)其功能的研究還未見報(bào)道。因此,開展對(duì)其功能的研究很有必要,通過對(duì)其功能的研究可以明確其發(fā)揮抗病的分子機(jī)制,為Yr10在今后抗病育種中的合理利用提供理論依據(jù)。本研究在Yr10的前期研究基礎(chǔ)上展開,我們通過分析發(fā)現(xiàn),目前克隆的Yr10抗病基因并不完整,并最終克隆獲得Yr10基因全長(zhǎng),在此基礎(chǔ)上對(duì)Yr10的功能結(jié)構(gòu)域進(jìn)行了初步研究。主要研究結(jié)果如下:1.通過分析發(fā)現(xiàn)目前克隆的Yr10序列(AF149112)并不完整,并最終克隆到一條包含四個(gè)外顯子和三個(gè)內(nèi)含子的新的Yr10基因序列。新的Yr10編碼區(qū)全長(zhǎng)為2541bp,編碼846 aa,命名為Yr10-1;另外還獲得了一條缺失了8 bp堿基的序列,編碼區(qū)全長(zhǎng)2604 bp,編碼867 aa,命名為Yr10-2,二者編碼蛋白Yr10-1和Yr10-2僅在C-端末尾部分存在差異。Yr10-1是一個(gè)典型的CC-NBS-LRR類抗病蛋白,分子量大小約95.8 kDa,理論等電點(diǎn)為6.82,是一個(gè)親水性蛋白。Yr10-1的生物信息學(xué)預(yù)測(cè)顯示其無跨膜結(jié)構(gòu)和信號(hào)肽,定位于細(xì)胞質(zhì),參與抗病反應(yīng)和響應(yīng)水楊酸信號(hào),具有結(jié)合ADP/ATP的功能。系統(tǒng)發(fā)育樹分析顯示Yr10-1與烏拉爾圖小麥(Triticum urartu)中的抗病蛋白的TuRPM1親緣關(guān)系相近。2.通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的瞬時(shí)表達(dá)體系在本氏煙草(Nicotiana benthamiana)中表達(dá)Yr10-1與GFP的融合蛋白,發(fā)現(xiàn)其定位于細(xì)胞質(zhì),并且能誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生細(xì)胞壞死(cell death),而改變Yr10-1的亞細(xì)胞定位使其定位于細(xì)胞核時(shí)不能誘導(dǎo)煙草產(chǎn)生細(xì)胞壞死。同樣的,通過農(nóng)桿菌介導(dǎo)的瞬時(shí)表達(dá)體系在小麥AvS中表達(dá)定位于細(xì)胞質(zhì)的Yr10-1后也能誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壞死,使其對(duì)條銹菌CYR32的抗性增強(qiáng),孢子量減少。上述結(jié)果表明,Yr10-1需要定位于細(xì)胞質(zhì)才能誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壞死和發(fā)揮抗病作用。3.通過對(duì)Yr10-1功能結(jié)構(gòu)域的研究,我們證明了Yr10-1中誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壞死的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)域是N-端的CC結(jié)構(gòu)域,核心區(qū)域位于1-116之間。CC結(jié)構(gòu)域在煙草中表達(dá)后能誘導(dǎo)產(chǎn)生H_2O_2,其保守的“EDVID”基序在CC結(jié)構(gòu)域誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壞死中具有重要的作用。并且證明了CC結(jié)構(gòu)域只有定位于細(xì)胞質(zhì)時(shí)才能誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壞死,與Yr10-1全長(zhǎng)誘導(dǎo)產(chǎn)生細(xì)胞壞死的定位相同。通過免疫共沉淀和雙分子熒光互補(bǔ)技術(shù)證明了CC結(jié)構(gòu)域自身之間可以發(fā)生相互作用。
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：S435.121.42
【圖文】：

1 小麥多倍體基因組進(jìn)化歷史和各世代譜系關(guān)系示意圖（IWGSC 2014）。進(jìn)化時(shí)Marcussen (2014) 等人的估計(jì)，mya（million years ago, 百萬年前）。-1 Schematic diagram of the relationships between wheat genomes with polyploidizatiealogy (IWGSC 2014). Time estimates are from Marcussen et al.(2014). mya, million 麥條銹病麥條銹菌分類學(xué)地位麥條銹病的病原菌是條銹菌，正式中文名稱為條形柄銹菌小麥�；停╥s f. sp. tritici）。條銹菌屬于真菌界（Fungi）、擔(dān)子菌門（Basidiomycodiniomycetes）、銹菌目（Uredinales）、柄銹菌科（Pucciniaceae）、柄銹菌屬（峰 2010）。條銹菌種內(nèi)可區(qū)分為不同的變種（variety）和專化型（forma s現(xiàn)了兩種變種即原變種（P. striiformis West. Var. striiformis）和鴨茅is West. Var. dactylidis Manners）。原變種內(nèi)有 6 個(gè)�；停渲兄饕獙俅蟛糠治锓N的稱為條銹菌小麥�；停ㄉ跳櫳� 2008）15-16。條銹菌

第一章 文獻(xiàn)綜述1.2.2 小麥條銹菌的生活史及侵染規(guī)律小麥條銹菌生活史中能產(chǎn)生 5 種不同類型的孢子，具有轉(zhuǎn)主寄生（heteroecism）現(xiàn)象。小麥條銹菌在主要寄主（primary host）小麥上進(jìn)行無性繁殖，產(chǎn)生夏孢子（Urediospore）、冬孢子（Teliospore）和擔(dān)孢子（Basidiospore），在轉(zhuǎn)主寄主（alternahost）上進(jìn)行有性生殖，產(chǎn)生性孢子（Pycniospore）和銹孢子（Aceiopore）（圖 1-2）（Zhenet al. 2013）。

圖 1-3 植物與病原體互作的“ZigZag”模型(Jones et al. 2006)。Figure 1-3 “ZigZag” model of plant and pathogens interaction (Jones et al. 2006).1.4.2 植物抗病蛋白的抗病機(jī)制自 1992 年第一個(gè)抗病基因-玉米的抗圓斑病基因 Hm1 被克隆開始(Johal et al. 1992)，不斷的有新的抗病基因被克隆出來。Kourelis 等（2018）統(tǒng)計(jì)了截止 2017 年被鑒定的314 個(gè)抗�。≧）基因，他們根據(jù)這 314 個(gè) R 基因中已知抗病機(jī)制的 128 個(gè)基因總結(jié)出了當(dāng)前 R 基因存在的九種抗病機(jī)制。他們并沒有根據(jù)病原菌和植物互作過程中的防衛(wèi)反應(yīng) PTI 和 ETI 對(duì)抗病機(jī)制進(jìn)行劃分，而是根據(jù)胞外和胞內(nèi)兩種對(duì)病原體識(shí)別的機(jī)制進(jìn)行了抗病機(jī)制的分類。這九種抗病機(jī)制（如圖 1-4）大體可分為：（I）感知（perception）和（II）喪失感病性（loss of susceptibility）兩種。基于感知的分子機(jī)制又可大致分為三個(gè)亞類：（Ia）類受體蛋白/激酶（receptor-like proteins/kinases, RLPs/RLKs），（Ib）類核苷酸結(jié)合的寡聚結(jié)構(gòu)域（nucleotide-binding and oligomerization domain, NOD）識(shí)別受體(Nod-like receptors, NLRs)，（Ic）執(zhí)行基因（Executor genes）。對(duì)于前兩種，RLPs/RLKs可以直接或間接識(shí)別 PAMPs（1 和 2）；NLRs 也可分為直接或間接識(shí)別（3 和 4），以

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本文編號(hào)：2803763