野生二粒小麦抗白粉病基因的分子标记及抗性相关基因的克隆

白粉病是影响小麦高产和稳产的重要病害之一。本项目组采用染色体工程法选育出免疫白粉病的新种质N9134，它携带唯一导入普通小麦遗传背景，并且来源于野生二粒小麦As846和定位在小麦染色体5B长臂的抗白粉病基因。本项目以N9134和As846为主要研究对象，采用混合集团分析法、基因芯片杂交、电子克隆、RACE、荧光实时定量RT－PCR和病毒载体诱导转录后基因沉默 (VIGS)的方法，进行N9134所携带的野生二粒小麦抗白粉病基因的分子标记以及N9134和As846在白粉菌胁迫条件下的基因表达谱和抗性相关基因的克隆、定位、表达和功能验证研究，以期于获得可用于野生二粒小麦白粉病抗性基因辅助选择的分子标记，明晰白粉菌胁迫条件下的基因表达谱和克隆特异表达的抗性相关新基因，为小麦抗白粉病分子育种提供新的基因资源，研究结果对小麦抗白粉病育种具有重要的理论和实践意义。

小麦白粉病是影响小麦生产的重要病害之一。发掘和研究小麦近缘种属中的抗病基因及其抗性机理，对实现小麦持久抗病性具有重要的理论意义和实践价值。本项目以携带来源于野生二粒小麦抗白粉病基因PmAS846的普通小麦种质N9134和N9738为研究对象，构建了PmAS846基因的高密度分子标记连锁图谱，获得了 6 个可用于该基因辅助选择的分子标记；获得了N9134 在白粉菌胁迫下的差异表达谱，筛选出差异表达基因2408个；克隆出小麦抗白粉病相关新基因2个，达到了项目的预期目标。主要研究结果如下：（1）抗白粉病基因 PmAS846在苗期和成株期均表现良好的抗性，N9134和N9738的苗期白粉病抗性由来自于野生二粒小麦的单显性基因PmAS846控制，构建了含有 16 个 SSR 标记的 PmAS846 基因的连锁图谱，并将PmAS846定位于5BL14-0.75-0.76区域。（2）利用比较基因组学方法，开发并筛选出与 PmAS846 基因连锁或共分离的分子标记 26 个，构建了含有42个标记的 PmAS846 基因的高密度标记连锁图谱，验证了 PmAS846 紧密连锁或共分离的标记 RG-36976、BJ261635、AL819406、RG-37900、FCP1 和 BI955376在 PmAS846基因辅助选择中的有效性。将 PmAS846 基因所在区间分别缩小到短柄草第 4 染色体 197 kb和水稻第 9 染色体 112 kb的同源基因组区域内。（3）利用 Affymetrix 小麦表达谱芯片，筛选出 N9134 在白粉菌胁迫后差异表达基因 2408 个，差异表达基因主要涉及过氧化物酶、细胞色素P450、病程相关蛋白、葡糖苷酶、丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶、几丁质酶、奇异果甜蛋白、苯丙氨酸解氨酶、蛋白酶抑制剂以及抗病蛋白等，其中的部分差异表达基因是受到PmAS846基因调控的下游基因，是参与抗白粉病代谢调控网络中的重要基因。（4）利用小麦 5B 染色体上已定位的 EST 和比较基因组学，定位了部分差异表达的抗病相关基因。利用 RACE 技术克隆了白粉病抗性相关新基因2个。以上研究结果为PmAS846基因的分子标记辅助选择和图位克隆奠定了基础。