小麦抗白粉病基因PmTR1及其应用制造技术

本发明专利技术提供了一种小麦抗白粉病基因PmTR1及其应用。所述PmTR1的cDNA序列如SEQ ID NO.1所示，其编码的蛋白的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，全基因组DNA序列如SEQ ID NO.3所示。本发明专利技术首次提供了黑麦6RS染色体上抗白粉病基因的克隆，并首次在小麦中过量表达了PmTR1基因。沉默PmTR1能够使抗病小麦转为感病，而该基因的过量表达则会使感病小麦品种Fielder获得抗性。本发明专利技术所提供的小麦抗白粉病基因PmTR1为培育抗白粉病的小麦品种提供了新的基因资源和思路，对于拓宽小麦遗传基础、遗传改良小麦白粉病抗性具有重要的运用价值。遗传改良小麦白粉病抗性具有重要的运用价值。

【技术实现步骤摘要】
小麦抗白粉病基因PmTR1及其应用


[0001]本专利技术涉及分子育种
，具体为一种小麦抗白粉病基因及其应用。

技术介绍

[0002]由布氏白粉菌(Blumeriagraminisf.sp.tricici)引起的小麦白粉病是导致小麦产量降低的主要病害之一。小麦白粉病发病严重地区甚至会导致减产40% (Sun HG, et al., 2018)。虽然化学防治小麦病害可以取得一定的成效，但浪费人力、物力和财力，特别是会造成环境污染。因此，在防治小麦病害上采用育种方法，选育抗病品种是最经济有效的方法。
[0003]目前，国际上正式命名的小麦抗白粉病基因有80多个，暂时命名的小麦抗白粉病基因有40多个(McIntosh RA, et al., 2021)。然而，随着小麦白粉病菌株的快速变异以及单一抗病基因的广泛利用，许多抗病基因都陆续丧失了抗性。因此，亟需不断开发新的抗病基因资源以应对不断变异的白粉病菌。
[0004]黑麦是小麦的近缘属，天然异花授粉，含有丰富的抗病、产量和广适性等基因，是小麦抗白粉病基因资源库之一(An DG, et al., 2019)。小黑麦作为小麦和黑麦经远缘杂交育成的新物种，是利用黑麦有益基因的重要桥梁材料。发掘并利用小麦和小黑麦中的优异抗病基因，对于拓宽小麦遗传基础、增加抗源多样性、培育新的抗病品种具有重要的现实意义。
[0005]克隆抗病基因，阐明其结构和功能，有助于解析植物抗病的本质，为作物抗病育种提供更有利于抗性发挥的育种思路。然而，许多小麦近缘种属由于缺乏高质量的全基因组序列信息，加上外源染色体在导入小麦遗传背景后很难发生重组与交换等问题，使得来源于小麦近缘物种的抗病基因克隆困难重重。目前，黑麦中已经克隆的抗白粉病基因只有Pm8(Hurni S, et al.,2013)和Pm17(Singh SP, et al.,2018)，但它们在生产上都已经丧失了抗性。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种小麦抗白粉病基因及其应用，为培育抗白粉病的小麦品种提供一种新的基因资源和思路。在感病小麦中过量表达PmTR1基因，为培育小麦抗白粉病品种提供一种方法。
[0007]本专利技术是通过以下方法实现的：本专利技术所提供的小麦抗白粉病基因，命名为小麦抗白粉病基因PmTR1，其cDNA序列如SEQ ID NO.1所示，基因组DNA序列如SEQ ID NO.3所示。
[0008]小麦抗白粉病基因PmTR1编码的蛋白质，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。
[0009]所述的小麦抗白粉病基因PmTR1在小麦品种改良中的应用。
[0010]所述的小麦抗白粉病基因PmTR1在提高小麦抗白粉病中的应用。
[0011]本专利技术所提供的小麦抗白粉病基因PmTR1是以小麦
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黑麦衍生种质TR1为材料，经
过白粉病菌株鉴定、白粉病抗性遗传分析、抗病基因物理定位及转录组分析过程得到。过量表达PmTR1基因能够使感病小麦的白粉病抗性得到显著提高。
[0012]所述TR1是以八倍体小黑麦为母本、普通小麦为父本进行杂交得到的具有遗传稳定性的衍生种质，命名为TR1。多年田间抗病性鉴定和农艺性状评价表明TR1具有高抗小麦白粉病特性，且综合农艺性状优良。进一步经基因组原位杂交、荧光原位杂交以及黑麦染色体特异标记鉴定，确认TR1为小麦
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黑麦T1RS
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1BL易位和6R二体附加系。
[0013]本专利技术首次提供了黑麦6RS染色体上抗白粉病基因的克隆，并首次在小麦中过量表达了PmTR1基因。本专利技术所提供的小麦抗白粉病基因PmTR1为培育抗白粉病的小麦品种提供了新的基因资源和思路，对于拓宽小麦遗传基础、遗传改良小麦白粉病抗性具有重要的运用价值。
附图说明
[0014]图1是小麦
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黑麦衍生种质T1RS
·
1BL易位和6R二体附加系TR1的基因组原位杂交（图1a）和荧光原位杂交（图1b）鉴定图。其中，图1a以“帝国”黑麦基因组DNA（绿色）为探针；图1b以pSc119.2（绿色）和pAs1（红色）为探针；比例尺表示10μm。
[0015]图2是TR1在不同叶期接种白粉病菌株4天后的菌丝侵染观察图。利用考马斯亮蓝染色，比例尺为1mm。
[0016]图3是抗白粉病基因PmTR1的结构示意图。其中，图3a为PmTR1的基因组DNA全长结构示意图，上方数字表示碱基位置，下方数字表示内含子区长度；图3b为PmTR1的预测蛋白结构域示意图，下方数字表示氨基酸位置。
[0017]图4是荧光定量PCR检测不同生育期TR1植株叶片中PmTR1表达量随时间变化图。
[0018]图5是利用大麦条斑花叶病毒介导的基因沉默技术（BSMV
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VIGS）沉默PmTR1后TR1植株的发病表型图（图5a）和叶片中PmTR1表达量图（图5b）。其中TR1表示不接种任何病毒植株代表性株系；BSMV:00表示接种对照病毒BSMV:00植株代表性株系；BSMV:PmTR1表示接种重组病毒BSMV:PmTR1植株代表性株系。
[0019]图6是阳性转基因植株的发病表型图（图6a和图6b）及叶片中PmTR1表达量图（图6c）。其中，图6a为四叶期发病表型图，图6b为成株期发病表型图，图6c为叶片中PmTR1表达量图。WT代表野生型Fielder；L3代表感病转基因阳性株系；R1、R2、R3、R4、R5分别代表不同的抗病转基因阳性株系。
具体实施方式
[0020]下面结合具体实施例对本专利技术进行详细描述。实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。实施例中所用的实验材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
[0021]实施例1 基因PmTR1的筛选本实验以小麦
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黑麦衍生种质TR1为材料进行基因PmTR1的筛选。
[0022]1、TR1的选育（1）亲本选育：2009年5月，在本申请单位的试验站，选择以穗数多、穗子大、单株产量高等综合性状优良的八倍体小黑麦（2n = 2x = 56, AABBDDRR）09R1
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38为母本、普通小
麦（2n = 2x = 42, AABBDD）品种衡5471为父本。
[0023]（2）杂交：以小黑麦09R1
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38为母本，以普通小麦衡5471为父本，配制杂交组合。在母本小黑麦09R1
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38抽穗后第二天人工去雄，后套袋隔离；母本开花后第二天上午9
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11点，下午3
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4点用父本授粉，连续重复3次（天)；授粉后继续套袋，2010年6月收获大量F1代杂交种。
[0024]（3）鉴定、回交：同年10月将F1杂交种种植于试验站，按照株距7.5cm、行距25cm、行长1.5m进行多行单粒点播（下同），人工接种鉴定对白粉病的抗性，保留抗病植株。2010年5月，收本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.小麦抗白粉病基因PmTR1，其特征在于，其cDNA序列如SEQ ID NO.1所示。2.权利要求1所述的小麦抗白粉病基因PmTR1编码的蛋白质，其特征在于，其氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示。3.权利要求1所述的小麦抗白粉病...

【专利技术属性】
技术研发人员：安调过，韩帼豪，何华纲，柳洪，朱姗颖，谷田田，曹丽君，严汉文，靳玉丽，王婧，刘士毓，施志鹏，
申请(专利权)人：中国科学院遗传与发育生物学研究所农业资源研究中心，
类型：发明
国别省市：