本发明专利技术公开了小麦copine基因TaBON1和TaBON3的抗病应用。普通小麦copine基因TaBON1在构建抗白粉病小麦品种中的应用。普通小麦copine基因TaBON3在构建抗白粉病小麦品种中的应用。本发明专利技术对普通小麦两个copine基因TaBON1和TaBON3的抗病功能进行了验证分析。研究发现小麦中TaBON1和TaBON3对病原菌的侵染以及温度的改变都会有响应。同时发现将TaBON1和TaBON3沉默后会提高小麦对白粉病的抗性。实验结果表明小麦中的copine基因负调控细胞程序性死亡和小麦对白粉病的抗性。
Application of Copine Genes TaBON1 and TaBON3 in Disease Resistance of Wheat
The invention discloses the disease resistance application of wheat copine genes TaBON1 and TaBON3. The application of copine gene TaBON1 in the construction of wheat varieties resistant to powdery mildew. The application of copine gene TaBON3 in the construction of wheat varieties resistant to powdery mildew. The invention verifies and analyses the disease resistance function of two copine genes TaBON1 and TaBON3 of common wheat. It was found that TaBON1 and TaBON3 in wheat responded to pathogenic bacteria infection and temperature changes. It was also found that silencing TaBON1 and TaBON3 could improve wheat resistance to powdery mildew. The results showed that copine gene negatively regulated programmed cell death and wheat resistance to powdery mildew.
【技术实现步骤摘要】
小麦copine基因TaBON1和TaBON3的抗病应用
本专利技术属于农业生物
，涉及小麦copine基因TaBON1和TaBON3的抗病应用。
技术介绍
小麦作为主要的粮食作物之一，为全世界约1/3的人口提供主要的膳食碳水化合物。但是在其生长过程中，它的产量和质量往往受到来自各种病原体的威胁，其中由禾布氏白粉菌Blumeriagraminisf.sp.Tritici(Bgt)引起的小麦白粉病，是全球小麦最严重的病害之一(Yaoetal.,2007)。抗性小麦品种的利用是控制小麦白粉病最有效和经济的策略。因此，目前最重要的是从小麦基因组中鉴定新的白粉病抗性基因。作为定植生物，植物在受到病原菌威胁时不能通过躲藏或逃逸来避免侵害。为了保护自己，植物进化出了至少两层先天免疫系统来防御这些潜在的入侵者(Jones&Dangl,2006)。第一层是病原相关的分子模式(pathogen-associatedmolecularpatterns,PAMPs)，如细菌鞭毛和几丁质等，被模式识别受体(pattern-recognitionreceptors,PRRs)所感知，从而诱导触发的免疫反应，被称为PTI(PAMP-triggeredimmunity)(Bernoux,Ellis,&Dodds,2011；Jones&Dangl,2006；Segonzac&Zipfel,2011；Zhang&Zhou,2010)。早期的防卫反应主要包括活性氧的高积累、胼胝质的沉积以及相关抗病基因表达的上调，这些反应都是为了抑制或者阻止病原菌的进一步入侵。但是一些病原菌可以通过分泌效应因子，从而抑制植物的基础防卫反应，最终达到成功入侵的目的。为了应对这些效应因子，植物进化出了第二层免疫系统，由病原菌分泌的效应因子被植物的免疫因子(R蛋白)直接或间接地识别，避免病原菌的进一步入侵，从而触发的免疫反应，被称为ETI(effector-triggeredimmunity)(Jones&Dangl,2006)。在小麦中被鉴定抗白粉病基因已有超过50个(Haoetal.,2015)，其中大部分都是基于“基因对基因”假说的小种特异性抗性基因，但是由于病原体具有很大的进化潜力，这种抗性在大面积推广时容易抗性丧失(McDonald&Linde,2002)。copine蛋白是一类钙离子依赖性磷脂结合蛋白，在不同的物种的氨基末端均具有保守的C2A和C2B两个C2结构域，以及在羧基末端具有一个vWA结构域(vonWillebrandfactorA)(Creutzetal.,1998)。拟南芥中的copine蛋白BON1的C2结构域和vWA结构域分别在钙离子结合活性和蛋白与蛋白之间的互作中发挥着关键的作用(Lietal.,2010)。Copine基因广泛的存在于不同的物种中，Zou等(2016)对16种不同的植物的copine基因的进化分析发现，开花植物中的copine基因可以分为两大分支，分别为I类和III类。在双子叶植物拟南芥中的AtBON1和AtBON2属于I类，而AtBON3则属于III类(Zouetal.,2016)。AtBON1是NBS-LRR类免疫受体SNC1(Suppressorofnpr1-1,constitutive1)的负调控基因，且AtBON1的功能缺失突变体bon1表现出增强的抗病性和温度依赖的生长缺陷。近期研究发现，AtBON1是脱落酸和细菌病原体触发的气孔关闭的正调节因子，表明BON1在入侵前和入侵后防卫反应中具有相反的作用(Gouetal.,2015)。AtBON1与AtBON2和AtBON3具有重叠的功能，通过多个R类似基因来抑制程序性细胞死亡以及防卫反应(Li,Pennington,&Hua,2009b)。研究发现，bon1bon2bon3的三突变体会死于过强的自体免疫(Yangetal.,2006b)。尽管在拟南芥中copine基因的功能已被揭示，但是copine基因在单子叶植物，尤其是小麦中的功能仍然处于未知的状态。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供小麦copine基因TaBON1和TaBON3的抗白粉病应用。本专利技术的目的可通过以下技术方案实现：普通小麦copine基因TaBON1在构建抗白粉病小麦品种中的应用。普通小麦copine基因TaBON3在构建抗白粉病小麦品种中的应用。有益效果：我们对普通小麦两个copine基因TaBON1和TaBON3的抗病功能进行了验证分析。研究发现小麦中TaBON1和TaBON3对病原菌的侵染以及温度的改变都会有响应。同时发现将TaBON1和TaBON3沉默后会提高小麦对白粉病的抗性。实验结果表明小麦中的copine基因负调控细胞程序性死亡和小麦对白粉病的抗性。附图说明图1copine蛋白在不同物种中的进化分析利用MEGA5.02软件对拟南芥(At)，水稻(Os)和小麦(Ta)中copine家族的构建邻接进化树。推测的系统发育采用1000次bootstrap重复分析测试。比例尺表示分支长度。图2TaBON1和TaBON3蛋白的结构域分析SMART网站中分析的TaBON1和TaBON3的结构域，并利用IBS1.0.2程序(http://ibs.biocuckoo.org/download.php)中进行编辑呈现。数字代表结构域的氨基酸残基或整个蛋白质中的氨基酸残基。图3TaBON1和TaBON3的组织特异性表达A,B.qRT-RCR检测TaBON1(A)或TaBON3(B)在不同组织中的表达，图中简写的字母r，st，yl，sl和sp分别表示根，茎，嫩叶，老叶和穗。TaActin为内参。每个样品均有三个生物重复。“*”表示显著性差异(P≤0.01)。图4TaBON1和TaBON3接白粉菌诱导表达A,B.利用qRT-PCR的方法对TaBON1(A)和TaBON3(B)在接种白粉菌大田混合菌株后不同小时内的RNA表达进行检测。TaActin为内参。每个样品均有三个生物重复。“*”表示显著性差异(P≤0.01)。图5γ-TaBON1和γ-TaBON3重组载体的构建A.TaBON1和TaBON3重组病毒载体的模式图；B.TaBON1和TaBON3目的片段PCR扩增，M：2KDNAMarker，1和3分别为TaBON1和TaBON3的目标片段；C.TaBON1和TaBON3重组载体质粒酶切验证，M：2KDNAMarker。图6病毒重组载体线性化利用1％琼脂糖凝胶电泳检测α，β和γ:00及病毒重组载体γ:PDS，γ:TaBON1和γ:TaBON3的线性化纯化，Marker:15KDNAmarker。图7病毒重组载体体外转录利用1％琼脂糖凝胶电泳检测α，β和γ:00及病毒重组载体γ:PDS，γ:TaBON1和γ:TaBON3的体外转录，Marker:15KDNAmarker。图8VIGS表型鉴定和沉默效率检测A.VIGS8天后表型鉴定；B,C.利用qRT-PCR检测TaBON1(B)和TaBON3(C)的沉默效率图9TaBON1和TaBON3的同源检测A.利用半定量PCR检测TaBON1沉默植株中TaBON3的表达；B.利用半本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.普通小麦copine基因TaBON1在构建抗白粉病小麦品种中的应用。
【技术特征摘要】
1.普通小麦copine基因TaBON1在构建抗白粉病小麦品种中的应用。...
【专利技术属性】
技术研发人员：邹保红，华健，丁媛，
申请(专利权)人：南京农业大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32
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