小麦条锈菌中国鉴别寄主尤皮Ⅱ号抗条锈病基因的精细定位

【摘要】小麦条锈病是当今我国小麦生产上最为严重的病害之一，严重影响小麦的品质和产量。小麦条锈菌是专性寄生菌，目前利用鉴别寄主的抗病基因仍是鉴定条锈菌小种致病基因的唯一有效方法。因此，明确小麦条锈菌鉴别寄主抗条锈病基因及遗传特点和抗性特点，进行分子标记定位，并通过转录组测序进行分析，利于在基因水平和转录水平上进行小麦条锈菌生理专化研究和抗病性分析。尤皮Ⅱ号是小麦条锈菌鉴别寄主，对我国小麦条锈菌具有特别的鉴别能力，对其所携带的抗条锈病基因进行遗传分析和标记定位，并予以命名，具有重要的理论和实际意义。本研究通过常规杂交分析，以轮回亲本铭贤169为母本与近等基因系铭贤169*6/YrJu4（N9）杂交构建F2代作图群体。采用SSR和EST-SSR技术，利用已有的引物，并通过共线性分析设计引物，用高通量测序技术对铭贤169和铭贤169*6/YrJu4的不同时间点样品进行转录组测序并开发SSR引物，对基因供体尤皮Ⅱ号、轮回亲本铭贤169及抗条锈病近等基因系铭贤169*6/YrJu4基因组DNA进行PCR扩增和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析，通过近等基因系铭贤169*6/YrJu4，对其基因供体尤皮Ⅱ号中抗条锈病基因YrJu4进行了分子标记筛选和精确定位；以轮回亲本铭贤169和铭贤169*6/YrJu4的N9株系为试材，接种CYR17②，选取时间点为0h、6h、12h、24h和48h，分别提取叶片总RNA用于转录组测序，筛选候选基因。研究结果如下：（1）通过4种方法，筛选出31对引物，即pTtksuG5、CFD6、CFD168、WMC702、WMS445、CFA2058、GPW2111、GPW2125、PSP3153、GPW7379、BE407000、BE423182、BE444378、BE497393、BE606324、BG606824、R2-10-2、R3-7、R6-1-2、R8-1-2、R11-6-2、R12-3、6a、12b、18a、19b、25a、40a、47a、49b和54b在近等基因系铭贤169*6/YrJu4与轮回亲本铭贤169间能稳定扩增出差异DNA片段，经40株抗感单株和354株F2代作图群体的遗传连锁性检测，发现有7对引物（GPW7379、49b、GPW2125、R2-10-2、BE423182、WMC702、WMS445）的扩增位点与目的基因YrJu4具有遗传连锁性，遗传距离依次为17.1cM、14.6cM、14.1cM、13.5cM、4.1cM、11.7cM和15.2cM。Xbe423182与Xwmc170（王冬梅，2013）可作为YrJu4的两个侧翼标记，将YrJu4标定在小麦染色体4.6cM范围内，可用于目的基因的分子标记与定位。尤皮Ⅱ号抗条锈病基因YrJu4在小麦2A染色体上的位置为：Xgpw7379—X49b—Xgpw2125—XR2-10-2—YrJu4—Xbe423182—Xwmc702—Xgwm445。鉴于尤皮Ⅱ号是具有特别鉴别力的小麦条锈病中国鉴别寄主，其中所含YrJu4基因是不同于其它抗条锈病基因的未知新基因，建议将YrJu4按国际命名为Yr60。构建了用于目的基因YrJu4精细定位的4253株F2代作图群体，并采用常规杂交分析方法，接种条锈菌系CYR17②，对轮回亲本铭贤169、基因供体尤皮Ⅱ号和近等基因系铭贤169*6/YrJu4及其杂交后代进行苗期抗性鉴定及统计分析，结果显示，近等基因系铭贤169*6/YrJu4对CYR17②的抗病性是由1对隐性基因控制。（2）转录组测序结果显示，测序结果理想，质量较高，共获得241947条N50值为1021的unigenes序列，平均长度为640nt，丰富了小麦的转录组信息。经过blast比对，在Nr库中比对上unigenes数目最多的前3个物种依次是大麦、二穗短柄草和粳稻；19404个unigene被注释到KOG数据库中24种类别中，包含样本基因最多的3个类别分别为信号转导机制、翻译后修饰和一般功能预测；有21496个unigene被注释到KEGG数据库，在KEGG中注释最多的3个代通路分别是核糖体通路（ko03010）、植物－病原菌互作通路（ko04626）和淀粉和蔗糖代谢通路（ko00500）；有49019个unigene被注释到3大类65亚类的GO分类上，与抗真菌病害有关的unigenes共有90个。分析了接种条锈菌CYR17②生理小种6h和12h后近等基因系铭贤169*6/YrJu4与铭贤169的转录组表达差异，发现上调表达unigenes共有46个，下调表达unigenes共有39个；以接种12h后为起点，以铭贤169作为对照，发现近等基因系铭贤169*6/YrJu4中21个unigenes表达在12h、24h和48h呈现持续上调，有31个unigenes在12h、24h和48h呈现持续下调表达。以上分析结果为进一步研究抗病基因YrJu4调控途径提供重要信息。
【作者】王步云；
【导师】徐世昌；
【作者基本信息】中国农业科学院，植物病理学，2014，博士
【关键词】小麦条锈菌；鉴别寄主；尤皮Ⅱ号；精细定位；转录组分析；

【参考文献】
[1]金碚.中国工业化的资源路线与资源供求[J].中国工业经济,2008,02:5-19.
[2]竺士章,陈新琪.小能量试验推算碳化硅灭磁电阻满足温度条件的方法[J].电力系统自动化,2009,22:106-107.
[3]王平.盲源分离和信道编码盲识别研究[D].西安电子科技大学,通信与信息系统,2013,博士.
[4]许盼盼.刘聪艺术歌曲的创作与演唱研究[D].温州大学,音乐学,2012,硕士.
[5]康攀影.胡锦涛民生思想研究[D].广西民族大学,马克思主义基本原理,2013,硕士.
[6]谢朋辉.胡杨/灰杨一个尿苷二磷酸葡萄糖焦磷酸化酶基因克隆及功能研究[D].兰州大学,生态学,2013,硕士.
[7]张凌.新华通讯社文化艺术类新闻通稿图片拍摄传播的调查报告[D].浙江大学,新闻与传播（专业学位）,2013,硕士.
[8]彭明.我国农村合作医疗保险制度的法律思考[D].湖南师范大学,经济法学,2013,硕士.
[9]贺连科,张周宜,孙莉萍.液压胀管力的计算与实现[J].一重技术.1997(04)
[10]徐闯.多金属氧酸盐基的过渡金属—柔性双吡啶双酰胺功能配合物的组装及其性能研究[D].渤海大学,无机化学,2013,硕士.
[11]刘经纬.网络新媒体在“阿拉伯之春”运动中的作用与影响研究[D].西北大学,国际关系,2014,硕士.
[12]金国宜.基于人脸检测的疲劳驾驶监测系统与实现[D].郑州大学,计算机技术（专业学位）,2013,硕士.
[13]蔡俊.综合科学课程的学生学业评定研究[D].安徽师范大学,教育学原理,2004,硕士.
[14]范雅琳.《学习科学与技术》课程国际共享与协同学习的设计与实践[D].华中师范大学,教育技术学,2013,硕士.
[15]韩柳.CNONIX for Books标准动态维护平台关键技术的研究与应用[D].北方工业大学,计算机技术,2014,硕士.
[16]许春萱,吴志伟,曹凤枝.功能化石墨烯修饰玻碳电极灵敏测定铅和镉[A].中国化学会.中国化学会第27届学术年会第09分会场摘要集[C].中国化学会:,2010:1.
[17]王茂盛.本钢冷轧厂热镀锌机组自动控制系统[J].冶金自动化,1998,05:38-41.
[18]任韬.保险博弈模型的仿真检验[D].首都经济贸易大学,数量经济,2004,硕士.
[19]李晶伟.业务转型下建行天水分行批发银行业务的精细化管理研究[D].兰州大学,工商管理,2012,硕士.
[20]黄霄霄,黄佳兴,李松岭.AltiumDesigner的一些PCB外观优化方案[J].电子制作,2015,03:99.
[21]张怡.体裁分析视角下的中英政治语篇翻译[D].西安外国语大学,外国语言学及应用语言学,2013,硕士.
[22]李宝峰.多媒体辅助幼儿英语教学负面因素研究[D].黑龙江大学,英语语言文学,2012,硕士.
[23]高广玲,潘贞存,高厚磊,高湛军,王大鹏,徐志恒.基于IEC61850标准的实时数字仿真系统[J].电力系统自动化,2009,14:103-107.
[24]张云玲.塞罕坝自然保护区森林生态系统服务功能价值研究[D].河北师范大学,自然地理学,2012,硕士.
[25]本报记者张怡.中国宝安遭证监会调查[N].中国证券报,2012-02-28A08.
[26]郭巍.浙江SC电器有限公司发展战略研究[D].浙江工业大学,2013.
[27]彭发明,赖能和.地震数据处理中的沿层速度分析技术[J].石油地球物理勘探,2003,S1:63-68+138.
[28]周莎莎.高校突发事件应急管理机制研究[D].西安工业大学,思想政治教育,2014,硕士.
[29]吴浩,景博,李金梁.基于Web的军用飞机远程诊断技术研究[J].装备指挥技术学院学报,2005,02:69-73.
[30]吴纯鑫,李婷婷,赵德明,张建庭,金宁人.2,6-二氨基-3-硝基甲苯的合成[J].化工进展,2014,08:2165-2169.
[31]刘波.脑血管病的血管数值模拟研究[D].重庆医科大学,神经病学,2014,博士.
[32]郑建华,赵政.Web页面排序算法研究[J].微处理机,2003,05:33-35.
[33]龚梦南.英语新闻报道与新闻评论中元话语使用情况之对比分析[D].华中科技大学,英语语言文学,2013,硕士.
[34]何建安.基于物流信息平台的OLAP系统设计与实现[D].武汉理工大学,2005.
[35]吴娟.阳曲县古戏台调查[D].山西师范大学,戏剧戏曲学,2014,硕士.
[36]刘元庆.商业建筑前空间探究[D].大连理工大学,建筑设计及其理论,2004,硕士.
[37]俞海涛.铝合金电阻法在线夹杂检测影响因素研究[D].沈阳理工大学,材料加工工程,2013,硕士.
[38]林良梅.约翰逊政府缓解黑人贫困问题的政策[D].西南大学,世界史,2014,硕士.
[39]魏萌.温阳通痹方外洗治疗化疗药物诱导性周围神经病变的临床疗效观察[D].北京中医药大学,中医学,2014,硕士.
[40]车鑫.基于纳米材料构建电流型酶生物传感器的研究[D].西南大学,2011.
[41]郭迪.X初中生命教育课程建设研究[D].东北师范大学,教育经济与管理,2012,硕士.
[42]杨善林,朱卫东,刘业政.基于互联网的企业智能决策支持系统研究[J].中国管理科学,2002,06:77-81.
[43]李爱芳,高贤明,党伟光,黄荣祥,邓祖平,唐和春.泽兰实蝇寄生状况及其对紫茎泽兰生长与生殖的影响[J].植物生态学报,2006,03:496-503.
[44]吴晓.电纺PBC组织工程支架的制备与研究[D].东华大学,材料工程（专业学位）,2014,硕士.
[45]王颖倩.7个中国Kallmann综合征家系临床评估、基因测序及遗传学分析[D].中国人民解放军医学院,内分泌与代谢病,2013,硕士.
[46]矫志杰,杨红,何纯玉,胡贤磊,王君,王昭东,李学儒,张庆春,刘相华.首钢中厚板轧机的轧件跟踪[J].冶金自动化,2004,04:44-46+50.
[47]祁凤华.论新时期我国思想政治工作的创新[D].河北大学,马克思主义理论与思想政治教育,2003,硕士.
[48]邹书生.光机械腔中二能级原子的发射谱[D].华中师范大学,光学,2013,硕士.
[49]朱兴一,陈滔,苏为科.球磨法合成甲酰胺类化合物[J].合成化学,2014,02:250-252+255.
[50]楼贤林.浙南地区古镇及周边古村落景观植物分析——以温州百福岩为例[J].现代园艺,2014,24:113-114.