小麦条锈菌PSTG_17694基因在条锈病防治中的应用和抗条锈菌小麦的培育方法技术

技术编号:19002390 阅读:193 留言:0更新日期:2018-09-22 05:57
本发明专利技术提供了小麦条锈菌PSTG_17694基因在小麦条锈病防治中的应用,所述PSTG_17694基因的序列如Seq ID No.1所示;所述的PSTG_17694基因能够有效的调控小麦条锈菌的生长繁殖,将PSTG_17694基因作为转录调控的分子靶标或者作为蛋白质功能抑制的基因靶标,通过沉默所述PSTG_17694基因达到抑制小麦条锈菌生长繁殖的作用。本发明专利技术提供的利用该基因培育抗条锈菌小麦的方法所获得的小麦具有显著的小麦条锈菌抗性。

Application of stripe rust PSTG_17694 gene in stripe rust control and cultivation of stripe rust resistant wheat

The present invention provides the application of PSTG_17694 gene in wheat stripe rust control, the sequence of the PSTG_17694 gene is shown as Seq ID No.1, the PSTG_17694 gene can effectively regulate the growth and reproduction of wheat stripe rust, and the PSTG_17694 gene is used as a molecular target of transcriptional regulation or as protein work. The inhibitory gene target can inhibit the growth and reproduction of wheat stripe rust by silencing the PSTG_17694 gene. The wheat obtained by the method of using the gene to cultivate stripe rust resistant wheat has remarkable resistance to stripe rust of wheat.

【技术实现步骤摘要】
小麦条锈菌PSTG_17694基因在条锈病防治中的应用和抗条锈菌小麦的培育方法
本专利技术属于基因工程和作物分子育种
,具体涉及小麦条锈菌PSTG_17694基因在条锈病防治中的应用和抗条锈菌小麦的培育方法。
技术介绍
小麦是我国第二大粮食作物,年均播种面积约为3.6亿亩。小麦产量的稳定与提高关系国计民生。然而多年来,真菌病害对小麦生产构成严重威胁,如锈病、白粉病、赤霉病、纹枯病等病害的发生,严重影响小麦的产量和品质。其中,小麦条锈病俗称"黄疸",是由专性寄生的条锈菌(PucciniastriiformisWestend.f.sp.tritici)引起。在我国,小麦条锈发病猖獗,常年受害面积达6,000~8,000万亩(农业部文件:农农发2006-9);发病严重年份造成大幅减产(20~30%),威胁粮食安全。条锈菌存在有性生殖,毒性变异快,近年来新的优势小种持续出现,导致条锈病控制难度加大。小麦主要产区黄淮海麦区的条锈病发生面积有逐渐增加的趋势,2017年5月统计河南、山东、安徽等7省市累计发生面积超过4,000万亩(中国农业科技推广,2017)。因此,有效防治条锈病对于我国粮食安全具有重要意义。培育和种植抗病品种,是防治小麦条锈病经济、有效的重要措施。当前,我国多省的小麦品种审定已把是否具有条锈病抗性列为关键指标。提高抗性水平、培育持久抗性也已成为小麦新品种培育的重要目标。抗病品种的培育主要是通过抗条锈病基因的挖掘与利用,然而由于条锈菌生理小种毒性的快速变异,抗病基因大面积利用后可能会在短期内丧失抗病性。例如小麦育种上曾广泛使用的碧蚂一号、“洛类”、“繁6”衍生系等抗源,均已对当前流行小种失去抗性。对我国当前501份主栽和后备品种的检测表明,不足30%的品种对当前流行小种表现抗病,而且其抗源主要集中在Yr26/Yr24等少数基因(韩德俊等,西北-华北-长江中下游条锈病流行区系当前小麦品种(系)抗条锈病评价,中国农业科学,2010(43))。因此,拓宽小麦抗条锈病的抗源,开发新的条锈病防治策略,对于降低小麦条锈病大面积流行的风险具有重要意义。小麦条锈菌由于其活体营养型及专性寄生特性,遗传转化困难;而且小麦本身同样难以开展遗传转化,因此小麦-条锈菌互作的遗传学研究困难很大,进展较慢。目前在小麦条锈菌中鉴定的侵染或致病关键基因数量较少,而且目前尚未有基因有效应用于小麦抗病育种。
技术实现思路
有鉴于此,本专利技术的目的在于提供一种小麦条锈菌基因作为分子靶标在麦类作物育种或条锈病防治中的应用以及一种利用该基因培育抗条锈菌小麦的方法。为了实现上述专利技术目的,本专利技术提供以下技术方案:小麦条锈菌PSTG_17694基因在小麦条锈病防治中的应用,所述PSTG_17694基因的序列如SeqIDNo.1所示。优选的,所述PSTG_17694基因作为转录抑制的分子靶标或者作为蛋白质功能抑制的基因靶标,通过沉默所述PSTG_17694基因达到抑制小麦条锈菌生长繁殖的作用。优选的,所述应用为将携带所述PSTG_17694基因的沉默表达载体导入麦类作物中获得抗条锈菌的麦类作物。优选的,所述应用为通过喷施所述PSTG_17694基因的转录抑制剂至小麦叶片抑制条锈菌的生长繁殖。优选的,所述PSTG_17694基因的转录抑制剂为能够抑制所述PSTG_17694基因转录的dsRNA溶液。优选的,所述应用为通过喷施所述PSTG_17694基因的编码蛋白的活性抑制剂至小麦叶片抑制条锈菌的生长繁殖。本专利技术还提供了一种抗条锈菌小麦的培育方法,包括以下步骤:1)以感染条锈菌后发病的小麦叶片cDNA为模板进行PCR扩增获得PSTG_17694基因片段;2)利用步骤1)所述的PSTG_17694基因片段构建小麦条锈菌PSTG_17694基因沉默表达载体;所述PSTG_17694基因沉默表达载体的构建采用GATEWAY克隆技术;3)采用基因枪介导转化法将所述小麦条锈菌PSTG_17694基因沉默表达载体转入小麦中获得抗条锈菌小麦。优选的,步骤1)中所述PCR扩增用引物为CQM17694-F2和CQM17694-R2引物;所述CQM17694-F2的序列如SeqIDNo.3所示;所述CQM17694-R2引物的序列如SeqIDNo.4所示。优选的,步骤2)中所述小麦条锈菌PSTG_17694基因沉默表达载体中包括潮霉素抗性基因Hyg、除草剂抗性基因Bar、PSTG_17694基因片段的正向序列和PSTG_17694基因片段的反向序列的表达盒。优选的,所述小麦条锈菌PSTG_17694基因沉默表达载体从T-DNALeftBoarder到RightBoarder区段的序列如序列表SeqIDNo.6所示。本专利技术的有益效果:本专利技术首次发现所述的PSTG_17694基因能够有效的调控小麦条锈菌的生长繁殖,丰富了小麦条锈菌中侵染或致病的关键基因;将所述PSTG_17694基因应用于小麦条锈病防治中通过沉默所述PSTG_17694基因达到抑制小麦条锈菌生长繁殖的作用。本专利技术提供的利用该基因培育抗条锈菌小麦的方法所获得的小麦具有显著的小麦条锈菌抗性。附图说明图1为实施例1中沉默表达PSTG_17694的阳性转基因小麦除草剂筛选结果图;图2为实施例1中抗条锈菌小麦PCR筛选检测结果;图3为实施例2中抗条锈菌小麦温室接种条锈菌后叶片发病情况图;图4为实施例2中抗条锈菌小麦人工气候箱接种条锈菌后叶片发病图;图5为实施例3中抗条锈菌小麦接种条锈菌后PSTG_17694基因的荧光定量表达分析结果图;图6为实施例3中PSTG_17694接种条锈菌后叶片组织染色观察图。具体实施方式本专利技术提供了小麦条锈菌PSTG_17694基因在小麦条锈病防治中的应用。在本专利技术中所述PSTG_17694基因的GenBank登录号为KNE88861.1,所述PSTG_17694基因的序列如SeqIDNo.1所示,基因序列长度为972bp,所述PSTG_17694基因编码氨基酸序列具有CE4_MrCDA_Like结构域(cd10952),具体序列如SeqIDNo.2所示。在本专利技术中,所述PSTG_17694基因优选的作为转录调控的分子靶标或者作为蛋白质功能抑制的基因靶标,通过沉默所述PSTG_17694基因达到抑制小麦条锈菌生长繁殖的作用。在本专利技术具体实施过程中,优选的通过以下三种方法来沉默PSTG_17694基因,以实现所述PSTG_17694基因在小麦条锈病防治中的应用:(一)将携带所述PSTG_17694基因的沉默表达载体导入麦类作物中,获得抗条锈菌的麦类作物;(二)通过喷施所述PSTG_17694基因的转录抑制剂至小麦叶片抑制条锈菌的生长繁殖;所述转录抑制剂优选的为能够抑制所述PSTG_17694基因转录的dsRNA溶液;(三)通过喷施所述PSTG_17694基因编码蛋白的活性抑制剂至小麦叶片抑制条锈菌的生长繁殖。本专利技术还提供了一种抗条锈菌小麦的培育方法,包括以下步骤:1)以感染条锈菌后发病的小麦叶片cDNA为模板进行PCR扩增获得PSTG_17694基因片段;2)利用步骤1)所述的PSTG_17694基因片段构建小麦条锈菌PSTG_17694基因沉默表达载体;所述PSTG_17694基因本文档来自技高网
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小麦条锈菌PSTG_17694基因在条锈病防治中的应用和抗条锈菌小麦的培育方法

【技术保护点】
1.小麦条锈菌PSTG_17694基因在小麦条锈病防治中的应用,其特征在于,所述PSTG_17694基因的序列如Seq ID No.1所示。

【技术特征摘要】
1.小麦条锈菌PSTG_17694基因在小麦条锈病防治中的应用,其特征在于,所述PSTG_17694基因的序列如SeqIDNo.1所示。2.根据权利要求1所述的应用,其特征在于,所述PSTG_17694基因作为转录抑制的分子靶标或者作为蛋白质功能抑制的基因靶标,通过沉默所述PSTG_17694基因抑制小麦条锈菌的生长繁殖。3.根据权利要求1或2所述的应用,其特征在于,所述应用为将携带所述PSTG_17694基因的沉默表达载体导入麦类作物中获得抗条锈菌的麦类作物。4.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述应用为通过喷施所述PSTG_17694基因的转录抑制剂至小麦叶片抑制条锈菌的生长繁殖。5.根据权利要求4所述的应用,其特征在于,所述转录抑制剂为能够抑制所述PSTG_17694基因转录的dsRNA溶液。6.根据权利要求2所述的应用,其特征在于,所述应用为通过喷施所述PSTG_17694基因的编码蛋白活性抑制剂至小麦叶片抑制条锈菌的生长繁殖。7.一种抗条锈菌小麦的培育方法,包括以下步骤:1)以感染条锈菌后发病的小麦叶片cDNA为模板进行PCR扩增获得PSTG_17694基...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴佳洁黄德华张会飞刘强倪飞付道林
申请(专利权)人:山东农业大学
类型:发明
国别省市:山东,37

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