源于四倍体小麦广谱抗条锈基因Yr53的克隆及其抗病机制初探
批准号:
32072410
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
程蓬
依托单位:
学科分类:
作物免疫与抗性
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
程蓬
中文摘要
条锈病是严重危害小麦生产的病害之一,种植抗病品种是防治小麦条锈病最经济有效的方法。申请人前期利用分子标记从四倍体小麦PI480148中鉴定了新的抗条锈基因Yr53。该基因具有长效广谱抗性,对目前所有已鉴定的中国和美国流行小种均表现出高抗。含有Yr53的普通小麦种质PI679598应用于小麦育种中,均显著增强小麦条锈病抗性。本项目拟利用已构建的作图群体BC3F2,使用660K小麦基因组芯片开发新的分子标记,完成Yr53的精细定位;通过筛选BAC文库,采用图位克隆、SMRT等技术克隆Yr53;应用基因沉默、基因编辑、转基因技术等验证基因功能;通过基因结构分析、组织细胞学观察,结合转录组和代谢组关联分析等初步探明Yr53的抗病分子机制。本研究成果将为小麦条锈病的抗性遗传改良提供长效、广谱的抗病基因资源,同时为揭示新的广谱抗病作用分子机制奠定坚实的基础。
英文摘要
Wheat stripe rust of is one of the most devastated diseases in wheat production. Planting resistant varieties is the most economical and effective method to control wheat stripe rust. In the previous study, the applicant identified a new stripe rust resistance gene Yr53 in durum wheat PI480148 by molecular mapping. As an all stage & race-nonspecific resistance gene, Yr53 shows great resistance to all identified races in both US and China. In past years, the common wheat germplasm PI679598 with Yr53 has provided strong and stable resistance in many wheat breeding groups worldwide. This project intends to use the constructed fine mapping population BC3F2, develop molecular markers using Affymetrix Wheat660 chip, screen BAC library, clone Yr53 by map-based cloning and SMRT sequencing, and use transgenic or gene editing technology to verify its function. The Cytological and Physiological variation will be observed to understand the interaction between wheat and the rust pathogen. The Metabolomics and transcriptomics association analysis will be deployed to describe the resistance reaction pathway. Clone Yr53 and analyze its gene structure will not only provide powerful support to marker-assisted breeding of Yr53 but also shed light on the new molecular mechanism of durable broad-spectrum resistance.
小麦作为全球重要的粮食作物,其产量与品质直接关系到粮食安全。然而,条锈病作为小麦的主要病害之一,严重威胁着小麦的生产。因此,本项目的研究对于保障粮食安全具有重要意义。. 在项目执行过程中,我们严格按照项目计划书安排,项目团队紧密合作,分工明确,确保了各项研究任务的有序推进和高效完成。我们主要围绕Yr53基因的克隆与定位、抗病相关候选基因的筛选与验证、候选基因TaRLP2的功能与机制研究以及抗病基因在小麦育种中的应用探索等四个方面展开研究。. 通过构建精细作图群体和利用BSR-Seq技术进行SNP分型,我们成功将Yr53基因定位在2BL染色体上的特定物理区间内。在此基础上,我们进一步通过转录组数据分析、差异表达基因GO功能富集分析和KEGG富集分析,筛选出了与Yr53抗病性相关的一批候选基因,并通过定量分析、VIGS验证等手段,确定了TaRLP2等关键候选基因。. 在TaRLP2的功能与机制研究方面,我们对其进行了序列分析、亚细胞定位、互作靶标筛选与验证等工作。研究发现,TaRLP2主要定位在细胞膜上,与TaDSK2a存在相互作用,且TaDSK2a的沉默在小麦对条锈菌的抗性中起到负调控作用。这些发现为深入解析小麦抗锈机制提供了新的线索和理论基础。. 此外,我们还通过转基因技术创制了TaRLP2过表达小麦植株,并进行了田间抗病性鉴定。初步结果显示,过表达TaRLP2的小麦植株表现出更强的抗条锈性,为小麦抗病育种提供了新的思路和方法。. 本项目的研究成果在小麦抗病育种领域具有广泛的应用前景。我们成功克隆并定位了Yr53基因,确定了TaRLP2等关键候选基因,并初步揭示了其抗病机制。同时,我们还创制了TaRLP2过表达小麦植株,并表现出更强的抗条锈性。这些研究成果不仅为小麦抗病育种提供了重要的基因资源和理论基础,还有望为提高小麦产量和品质、保障粮食安全做出重要贡献。
小偃6号高温持久抗条锈基因Yrxyh的精细定位
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批准号:31701745
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项目类别:青年科学基金项目
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资助金额:25.0万元
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批准年份:2017
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负责人:程蓬
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依托单位:
国内基金
海外基金