簇毛麦抗白粉病基因PmV的克隆与功能鉴定

【作者】 别同德； 朱姗颖； 赵仁慧； 计健； 刘任糠； 何华纲；

【机构】 江苏里下河地区农业科学研究所； 江苏大学食品与生物工程学院；

【摘要】 小麦-簇毛麦6VS/6DL易位系和6VS/6AL易位系分别来源于不同采集地的簇毛麦品系,分别携带PmV和Pm21基因。目前6VS/6AL易位系已经在生产上得到了广泛应用,而6VS/6DL易位系品种还很少,正式报道的只有扬麦22。利用Pm2基因启动子开发的分子标记MBH1可以区分6VS/6DL易位系和6VS/6AL易位系中的6VS染色体,遗传分析表明,在6000多个单株的F₂群体中,MBH1与PmV基因共分离,说明PmV很可能是Pm21的一个等位变异。因此,在图位克隆Pm21基因的基础上,本文根据Pm21基因上下游的保守序列设计引物,从扬麦22中克隆了一个同源基因PmV-can,该基因编码区2724bp,与Pm21存在96.7%的序列一致性。病毒诱导的基因沉默分析表明,PmV-can基因的沉默可促使扬麦22叶片上产生肉眼可见的孢子堆。此外,从EMS诱变群体中筛选到了6个感白粉病突变体,测序分析表明,PmV-can在6个突变体中都发生了单碱基变异,并导致氨基酸合成的变化。这些数据表明,PmV-can是PmV介导的白粉病抗性的必需基因。利用农杆菌介导法将PmV-can基因导入感病小麦品种,获得了稳定表达PmV-can基因的阳性植株。随后,以抗白粉病的扬麦22 （携带PmV基因）、扬麦18 （携带Pm21基因）和感白粉病的转基因受体小麦为对照,对转基因材料进行了抗谱分析,结果表明,PmV-can转基因小麦对所测试的22个白粉病菌株均表现为免疫,与扬麦22和扬麦18的表型完全一致,从而证实PmV-can就是PmV基因。本文对簇毛麦PmV基因的克隆,加深了我们对前苏联来源的簇毛麦抗白粉病基因PmV的认识及与Pm21进化关系的理解,也将加速该基因的育种利用及与Pm21基因的合理布局。更多还原