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利用VIGS体系研究TaRLK3-3B基因在小麦抗赤霉病中的功能(2)

时间:2025-09-11 22:08来源:100436
引言:小麦是世界上种植面积最广的粮食作物之一。小麦赤霉病(Fusarium Head Blight,FHB)是由镰刀菌引起的小麦最主要的世界性病害之一[1],一般在开花期极

引言:小麦是世界上种植面积最广的粮食作物之一。小麦赤霉病(Fusarium Head Blight,FHB)是由镰刀菌引起的小麦最主要的世界性病害之一[1],一般在开花期极易感染[2]。而且真菌分泌的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(Deoxynivalenol,DON)等毒素积累在小麦籽粒中会降低小麦的品质,甚至造成人畜中毒[3]。选育和种植抗病品种可有效控制病害的发生。但与其它病害相比,小麦抗赤霉病种质资源匮乏;而且小麦抗赤霉病是多基因控制的复杂数量性状,容易受环境因素等影响,通过常规育种手段选育抗病品种周期长和效率低,而且在抗病育种中抗病性和丰产性一直很难结合到一起。因此,研究禾谷镰刀菌和小麦宿主互作的分子机制,以及宿主小麦细胞内病程相关基因的互作分子机制,探寻一些致病或抗病的相关基因,从而加强对赤霉病的防治便有着重要意义[4]。

VIGS技术即病毒诱导的基因沉默(virus-induced gene silencing),是近年来发现的一种转录后基因沉默现象,可引起内源mRNA特异性降解[5,6],进而通过基因沉默后植物表型的评估,研究该基因的功能,并可进行大规模功能基因的筛选[7]。目前VIGS技术已经广泛应用于烟草、拟南芥、马铃薯等的双子叶植物[8,9,10]以及大麦、小麦、水稻等的少数单子叶植物[11,12,13]的基因功能研究中。

实验所用小麦品种望水白是来自江苏的地方品种,高抗赤霉病,其染色体3BS上携带主效抗赤霉病位点Fhb1,在前期研究中利用快中子诱变获得该位点缺失的感赤霉病突变体NAUH117[14];为解析望水白赤霉病抗性机制,克隆抗性相关基因,对望水白(Fhb1+)及NAUH117(Fhb1-)开花期的穗部分别接种赤霉菌,利用转录组学分析接种前后基因表达变化[15],筛选了一个抗病候选基因受体类蛋白激酶基因TaRLK3-3B。本研究利用VIGS技术鉴定快速初步的鉴定TaRLK3-3B基因的抗赤霉病功能,可为抗赤霉病分子育种提供新的抗性基因资源。

1  材料与方法 

1.1  材料

1.1.1  植物材料   

小麦地方品种望水白:来自江苏溧阳,高抗赤霉病,含有主效抗性QTL,Fhb1;小麦品种苏麦3号:由阿夫和台湾小麦进行杂交育成,也含有Fhb1,高抗赤霉病,是公认的抗性最好的赤霉病抗源材料。

1.1.2  菌株和载体质粒   

大肠杆菌DH5α购买于南京诺唯赞公司。VIGS(virus induced gene silencing)的大麦条斑花叶病毒(Barley Stripe Mosaic Virus,BSMV)由α、β、γ三条RNA链组成,BSMV重组病毒载体α、β、γ、γ-PDS由中国科学院遗传与发育生物学研究所王道文研究员提供。

1.1.3  引物序列

VIGS_1_F1:CTAGCTAGCGCCCCACAACATCCTTCTTG;

VIGS_1_R1:CTAGCTAGCTTCTTCCTCCAGCCATCTCC

1.1.4  实验试剂   

RNA提取试剂盒购Trizol自Invitrogen公司;高保真酶Phanta® Max Super-Fidelity DNA Polymerase 购买于诺唯赞公司;pTOPO-Blunt平末端克隆试剂盒购买于Aidlab;T4连接酶、限制性内切酶等均购自TaKaRa公司;质粒大量、中量、小量抽提试剂盒购买于QIAGEN公司;2×Taq Master Mix 购买于上海近岸蛋白质科技有限公司;体外转录试剂盒购买于Promega公司。

1.2  实验方法

大麦条纹花叶病毒诱导的基因沉默(Barly Streak Mosaic Virus induced gene silencing, VIGS)。VIGS 实验参照 Wang方法。具体程序如下:

1.2.1  引物设计   

根据目标基因的正向序列设计扩增引物,左右引物的5’端均引入限制性内切酶NheІ的酶切位点以及保护性碱基,扩增其200~500bp左右片段作为外源插入片段。 利用VIGS体系研究TaRLK3-3B基因在小麦抗赤霉病中的功能(2):http://www.chuibin.com/shengwu/lunwen_205994.html

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