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甜菜花叶病不亲和基因的克隆及抗病反应机制和遗传研究

花匠小妙招
2024-11-08 20:46

《甜菜花叶病不亲和基因的克隆及抗病反应机制和遗传研究》

所属分类：首页 > 科学基金 项目名：甜菜花叶病不亲和基因的克隆及抗病反应机制和遗传研究 批准号：31171604 批准年度： 2011 学科分类：糖料作物遗传育种学（C130508） | 项目负责人：丁广洲 负责人职称：副研究员 依托单位：黑龙江大学 资助金额：56万元 项目类别：面上项目 研究期限：2012年01月01日至 2015年12月31日 中文关键词： 甜菜花叶病；克隆；抗病；遗传 英文关键词：Beet mosaic disease；Non-compatible gene；Suppression Subtractive Hybridization library；Desease resist

项目摘要

中文摘要

甜菜花叶病是流行病害，开展甜菜抗花叶病基因的克隆研究对于甜菜抗病新品种选育及进行植物基因工程改良非常重要。本研究以免疫、抗、感花叶病二倍体种质为试材，采用同源序列克隆技术克隆甜菜抗花叶病基因。通过微框区试验，检验甜菜花叶病毒、SA（水杨酸）和过氧化氢（H2O2）胁迫处理后的免疫品种块根不同部位以及内外叶片中，已获得的抗病基因的表达模式。采用抗性种质分别接种不同区域甜菜花叶病分离物，检验获得基因的抗谱情况。电镜观察花叶病毒的系统侵染对免疫和感病品种叶片细胞超微结构变化。构建甜菜花叶病毒接种初期甜菜抗性种质的抑制性消减杂交文库，明确甜菜抗花叶病相关基因表达谱，验证所获得的抗病基因为抗花叶病基因。利用甜菜二倍体品种对BtMV 株系分别表现免疫、坏死以及花叶的品种，配置5 类杂交组合。研究各组合的F1、F2 和部分B1、F3 世代在接种甜菜花叶病毒的条件下甜菜抗花叶病的遗传情况。

结题摘要

植物病毒病被称作“作物的癌症”，据不完全统计，目前全世界已知的植物病毒约有1100余种，每年造成的农作物生产的经济损失达600亿美元。甜菜花叶病是甜菜生产的世界性病害，给甜菜生产造成严重损失。由于该病毒可经多种蚜虫非持久性传播，加之寄主范围广泛，因此，给田间防治带来很大困难。筛选和培育抗病品种是防治甜菜花叶病最为安全、经济和有效的方法。而开展甜菜抗花叶病基因的克隆研究对于甜菜抗花叶病新品种选育及进行植物基因工程改良非常重要。我课题组采用花斑叶指标、块根产量指标和含糖率指标三项标准拟合，对二倍体甜菜抗花叶病种质资源进行了筛选，获得了甜菜高抗花叶病种质资源，通过同源序列克隆方法获得甜菜花叶病不亲和基因（Bmr）部分序列，基因长度550bp，采用实时荧光定量PCR方法检测了甜菜抗病材料Bmr基因的mRNA表达情况；为明确BtMV引起的抗病品种、感病品种细胞超微结构显著差异，对甜菜花叶病抗感病材料接种病毒后的细胞超微结构进行了观察；构建了花叶病毒接种初期甜菜抗性种质 N9436 的抑制性消减杂交文库，从文库中随机挑取了186个阳性克隆，进行测序；对系统获得性抗性抗病信号转导路径节点SA信号分子进行了验证。研究表明，甜菜对花叶病的抗性为小种专化抗性，不亲和基因的识别表达开启甜菜抗花叶病的信号转导模式，其中SA是信号转导结点。电镜观察细胞超微结构显示，感病材料叶肉细胞发生明显的变化，细胞形状出现异常。叶绿体上嗜锇颗粒增加，颜色加重，基粒和基质片层断裂，细胞壁附近的线粒体数目增多，细胞质中有风轮状内含体出现。在甜菜抗花叶病的特异表达谱中，与初级代谢相关的EST占13%；与次级代谢相关的占10%；与细胞组成和运转相关的占6%，涉及信号转导的占10%；抗病及防御蛋白所占比例最大，既包括非生物胁迫相关蛋白，如 E2-07（疏水蛋白）、A5-12（低温诱导蛋白）和D2-14（热激蛋白）, 也包括一些病程相关蛋白B6-20（PR-10）。本研究为进一步探索甜菜花叶病的抗病反应机制奠定了基础。