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小麦抗白粉病新型mlo突变体的研究及应用

批准号:
31672015
项目类别:
面上项目
资助金额:
65.0 万元
负责人:
邱金龙
学科分类:
植物病理学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
李华丽、孙娟、李盛楠、肖翔、王文义、张丹丹、程曦、张倩伟

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项目成果

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中文摘要
白粉病是小麦主要病害之一,培育具广谱、持久抗性的品种是当前小麦抗白粉病育种的重要任务和挑战。MLO基因进化上高度保守,其突变植物表现出对白粉菌广谱、持久的抗性。我们前期利用基因组编辑技术对六倍体小麦中MLO基因的三个拷贝同时进行了突变,获得了对白粉病具有广谱抗性的小麦材料。然而,mlo突变体的早衰表型限制了其在生产上的应用。本项目从最新获得的抗白粉病、但不早衰的小麦mlo新型突变体入手,研究该突变体的突变位点及MLO基因的表达调控机制,在此基础上,获得更多mlo新型突变体并进行抗病育种。本工作的开展将加深对白粉病广谱抗性分子基础的了解,创制具广谱、持久白粉病抗性的小麦新种质,同时为其它作物抗白粉病育种提供思路和借鉴。
英文摘要
Powdery mildew caused by Blumeria graminis f. sp. tritici is one of the most destructive disease in wheat worldwide. Breeding of wheat varieties with durable and broad-spectrum powdery mildew resistance is urgently needed, but still a challenge. The negative regulatory role of MLO (mildew resistance locus o) genes in plant immunity is evolutionarily conserved in higher plant species. Loss-of-function mutant alleles of the MLO genes confer durable and broad-spectrum resistance to the powdery mildew fungal pathogens in various plant species. We have previously demonstrated that TALEN-induced mutation of all three TaMLO homoeologs in hexaploid bread wheat confers heritable broad-spectrum resistance to powdery mildew. However, adverse effects of the mlo mutation, mainly premature leaf senescence limit the use of mlo mutants in breeding programs. This work is based on a newly isolated wheat mlo mutant that demonstrates strong resistance to powdery mildew, but no premature leaf senescence. The proposed study will focus on: 1) identification of the genetic changes in the novel mlo mutant and understanding the mechanisms regulating the expression of wheat MLO genes; 2) generation of more similar mlo mutants and application of these mutants in wheat resistance breeding. The proposed research will lead to new insights into the broad-spectrum powdery-mildew resistance and new wheat varieties with durable and broad-spectrum powdery-mildew resistance, while providing new strategies and technologies for disease resistance improvement in other crops.
白粉病是小麦最重要的真菌病害,病害高发时减产可达50%。培育广谱、持久抗性的品种是当前小麦抗白粉病育种的重要任务和挑战。MLO基因进化上高度保守,其突变植物表现出对相应白粉菌广谱、持久的抗性。我们前期利用基因组编辑技术对六倍体小麦中MLO基因的三个拷贝同时进行了突变,获得了对白粉病具有广谱抗性的小麦材料。然而,mlo突变体的早衰表型限制了其在生产上的应用。本研究从我们获得的既抗白粉菌又不早衰的新型mlo突变体入手,重点鉴定该突变体的突变方式,并研究了该基因与MLO基因的遗传互作,在此基础上,解析了MLO新型调控机制。我们也通过基因组编辑产生了多个类似的mlo突变体,并将它们用于小麦抗病育种。取得的主要成果如下:.1)阐明了新型突变体材料R32具有抗病增产的表型;.2)鉴定了R32突变体的突变方式并分析了其表型产生的分子机理;.3)开发了新型高效的基因组编辑工具,并应用于小麦抗病材料的创制;.4)利用突变体初步开展了广谱持久抗白粉病小麦育种工作。.已顺利完成研究内容及任务,研究结果加深了我们对白粉病广谱抗性分子基础的了解,为创制具广谱、持久白粉病抗性的小麦新种质,同时也为其它作物抗白粉病育种提供思路和借鉴。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Genome editing for plant disease resistance: applications and perspectives
植物抗病性基因组编辑:应用和前景
DOI: 10.1098/rstb.2018.0322
发表时间: 2019
期刊: Philosophical Transactions of the Royal Society B-Biological Sciences
影响因子: 6.3
作者: [Yin Kangquan, Qiu Jin-Long]
通讯作者: Qiu Jin-Long
Fusing T5 exonuclease with Cas9 and Cas12a increases the frequency and size of deletion at target sites
将 T5 核酸外切酶与 Cas9 和 Cas12a 融合可增加靶位点缺失的频率和大小
DOI: 10.1007/s11427-020-1671-6
发表时间: 2020-05
期刊: Science China Life Sciences
影响因子: --
作者: [Zhang Qianwei, Yin Kangquan, Liu Guanwen, Li Shengnan, Li Mengou, Qiu Jin-Long]
通讯作者: Qiu Jin-Long
Modulating chromatin accessibility by transactivation and targeting proximal dsgRNAs enhances Cas9 editing efficiency in vivo
通过反式激活和靶向近端 dsgRNA 调节染色质可及性可增强 Cas9 体内编辑效率
DOI: 10.1186/s13059-019-1762-8
发表时间: 2019-07-26
期刊: GENOME BIOLOGY
影响因子: 12.3
作者: [Liu, Guanwen, Yin, Kangquan, Qiu, Jin-Long]
通讯作者: Qiu, Jin-Long
DOI: 10.1038/nplants.2017.107
发表时间: 2017
期刊: Nature Plants
影响因子: 18
作者: [Yin Kangquan, Gao Caixia, Qiu Jin-Long]
通讯作者: Qiu Jin-Long
小麦TMT3基因协调抗病高产的机制研究
  • 批准号:
    32250012
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    269万元
  • 批准年份:
    2022
  • 负责人:
    邱金龙
  • 依托单位:
高效作物基因递送与转化的工程改造农杆菌
水稻OsMKK1-OsMPK2级联调控抗病反应的方式与机制
  • 批准号:
    31371929
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    邱金龙
  • 依托单位:
脱落酸在水稻抗病反应中的功能和作用机制研究
  • 批准号:
    31071673
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    36.0万元
  • 批准年份:
    2010
  • 负责人:
    邱金龙
  • 依托单位:
国内基金
海外基金