小麦持久抗锈病研究进展

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1、小麦持久抗锈病研究进展目录1.背景2.Lr34基因2.1简介2.2L34基因定位和结构分析2.3L34基因与ABC转运蛋白家族2.4L34等位基因的比较2.5L34基因的表达3.结论目录1.背景2.Lr34基因2.1简介2.2L34基因定位和结构分析2.3L34基因与ABC转运蛋白家族2.4L34等位基因的比较2.5L34基因的表达3.结论A.stemrustB.LeafrustC.striperustABCBACA.Lr34confersapartialslow-rustingresistanceonleafr

2、ustB.ProgressionofleafrustinfectiononthreesuccessiveagingflagleavesC.Lr34isassociatedwithleaftipnecrosis四川：条锈＞叶锈＞杆锈抗性类型高抗或免疫迟抗慢抗对生理小种的转化性：垂直抗性和水平抗性随着生理小种改变，品种抗性丧失普遍认为，应当寻找高效持续抗性抗源目录1.背景2.Lr34基因2.1简介2.2L34基因定位和结构分析2.3L34基因与ABC转运蛋白家族2.4L34等位基因的比较2.5L34基因的表达3.结论

3、2.1简介Lr34可以抗条锈、叶锈和白粉病，是重要的抗源。属慢抗类型。在成株旗叶中表达，这是产量形成的重要时期。携带有Lr34基因的栽培种在发展中国家种植面积超过2600万公顷，在锈病暴发年份对稳产有重要意义。Lr34具有持久抗性，50年没有发现栽培种中有相对Lr34基因的毒性增强现象。相对于许多以一对一方式提供抗性的基因而言，Lr34基因提供了一对多的抗性模式。尽管这种模式的成株抗性基因很重要，到现在还没有克隆出来。了解这类抗性基因的分子机理对了解小麦持久抗锈病研究很重要。2.2L34基因定位和结构分析之前的研

4、究已经将Lr34共显性基因定位在7D染色体的短臂上，介于gwm1220和SWM10这两个标记之间。基于三个高分辨率的群体，我们利用图位克隆技术，进一步缩短了目标片段的间隔。高分辨图显示，Lr34两侧有0.15cM的间隔，序列为XSWSNP3/XcsLVA1和XcsLVE17在六倍体栽培种中国春中，Lr34基因两侧的363kb的物理间隔已经完全被测序(FJ436983)。序列分析显示，存在8个开放阅读框：1个己糖转运蛋白基因1个ABC基因，2个细胞色素P450基因，2个激素受体激酶基因，1个半胱氨酸蛋白酶（水解酶）

5、基因，1个糖基转移酶基因，最后两个基因被重复序列插入，因而被排除在Lr34基因之外。Lr34共分离分子标记显示：1~2个凝集素受体激酶（SWDEL3）编码序列，1个ABC家族（SWDEL2/csLVD2）序列1个己糖转运蛋白（SWDEL1）序列共分离标记（cosegregate）——DNA分子中碱基的改变可以使基因的表达性状和功能发生变化,在单基因遗传病家系中,这种碱基改变在后代中与遗传性状共同出现称为共分离（cosegregate）2.3L34基因与ABC转运蛋白家族ABC转运蛋白家族1982，Giovanna

6、Ames组氨酸透性酶（histidinepermease）ABC转运蛋白家族——利用水解ATP释放的能量直接转运底物。ABC转运蛋白是已知数目最多、功能最广泛的蛋白家族。参与细菌的耐药性、人类的囊性纤维性变和肿瘤细胞的抗药性等。ABC转运蛋白结构，一般都有核苷酸结合域（NucleotideBindinDomains,NBDs）和跨膜域（TransmembraneDomains，TMDs）2.3L34基因与ABC转运蛋白家族要确定是否有共分离基因与Lr34基因对应，我们研究三对亲本（+/−Lr34）系的作图群体中的

7、编码区序列差异，仅在推定的ABC家族中发现了与所有亲本对相符合的序列多态性。对Lr34基因核心区DNA进行突变（G照射和叠氮化钠诱导），获得6个突变结构（2B,2F,2G,3E,4C,4E）这些突变使Lr34基因抗性功能丧失。每一种突变都与ABC序列的改变有关。要么导致了拼接位点的突变，从而引起拼接效率的显著降低，要么导致错误的拼接，导致氨基酸的改变、阅读框的移动或者终止密码子提前产生。其他突变与Lr34基因不存在共分离测定了从12kb到15kb的其他5个候选基因，和其他突变的基因区段，没有发现任何序列多态性。因

8、此可以确定，很可能在ABC家族的6个独立的突变导致了三个亲本系的高频率突变。我们得到结论，ABC家族基因在赋予Lr34基因持久抗性方面责任重大。Lr34对对成株条锈、白粉以及叶尖坏死的部分抗性呈共分离。ABC基因突变体更易感染叶锈，条锈和白粉病，而且他们不出现叶尖坏疽，这一现象表明，这一基因控制了成抗性和叶尖坏疽形成。在这样的遗传背景下，Lr34表现出对杆锈的抗性，突变型