小麦抗条锈病基因Yr41的精细遗传图谱的构建和抗性表达研究

抗条锈病小麦新品种"川农19"含抗条锈病新基因Yr41,对当前流行生理小种表现免疫抗性反应，是四川省重点推广品种和抗条锈病育种的重要抗源。本研究以抗条锈病品种川农１９所载带的抗条锈基因Yr41为研究对象，开展两方面的研究： （１）Yr41精细遗传连锁图谱构建。在遗传研究和Yr41基因定位的基础上，采用SSR、EST-SSR标记和通过比较基因组分析开发的新标记，对该基因定位染色体区间的进行大规模分子标记加密，构建该抗条锈病基因的精细遗传连锁图谱；（２）抗条锈病基因Yr41抗性相关基因的鉴定和功能验证。对从已构建的条锈菌诱导表达的SSH文库中获得的部分差异表达基因进行表达特性分析和功能验证，筛选抗条锈病相关候选基因，并利用病毒诱导的基因沉默分析方法（VIGS）快速验证其在条锈病抗性中的作用，从调控网络方面解析Yr41的抗性基因调控机制。

条锈病（Puccinia striiformis f.）是我国小麦的主要病害，近年来由于受暖冬气候影响，加之新的条锈菌生理小种的不断演化，特别是新小种V26出现，使我国小麦条锈病危害日益加剧。抗条锈病小麦品种“川农 19”含成株抗性基因 Yr41,对当前流行生理小种表现免疫抗性反应，是四川省重点推广品种和抗条锈病育种的重要抗源。本研究以抗条锈病品种川农19所载带的抗条锈基因 Yr41 为研究对象，开展了两方面的研究：①在Yr41 基因初步定位的基础上，采用 SSR、EST-STS 标记和比较基因组分析开发的新标记，开展了Yr41 精细遗传连锁图谱的构建；②开展了条锈病成株抗性相关的调节基因的鉴定、克隆和利用病毒诱导的基因沉默（VIGS）技术进行功能验证，从调控网络方面解析 Yr41 的抗性基因调控机制。另外，还开展了新的抗条锈病、白粉病材料的筛选和标记研究。经过四年的研究，本项目已完成计划的目标任务，获得如下研究成果：构建了包括3126份材料组成的高代重组自交系材料一套；完成了Yr41精细连锁遗传图，筛选与Yr41不超过2.28 cM的连锁EST-STS标记8个，并筛选了与抗性基因近分离的标记3个，最小遗传距离0.06cM，大大缩小Yr41两端连锁标记距离，为该基因的克隆奠定了坚实的基础。利用短柄草1号染色体与小麦2BS共线性区段成功开发了162对引物，并定位小麦染色体上，同时从小麦2BS染色体上的基因信息中开发了126对引物；克隆了TaLHY、TaABCF.1、TaNIT、TaHsp90.4、TaMA3等5个基因，明确了这些基因表达的组织特异性和被条锈病菌侵染及激素诱导的表达模式；证明TaLHY是一个调节小麦的穗伸长发育和抗条锈病防御反应的节律基因，TaABCF.1是一个调节植株生长和条锈病防御反应基因，该结果为解析抗条锈病菌与小麦间互作关系提供了有价值的资料。另外，本研究还获得了具有良好条锈病抗性和优良农艺性状的小麦新材料15份余份，鉴定了一个黑麦碱基因Sec-1表达缺失的抗白粉病小麦品系和 两个分别受1对显性基因控制的抗条锈病材料，其中一个含抗条锈病新基因YrYU25(YrL963)，筛选与之基因不超过3cM的连锁标记14个，其中共分离标记8个。期间发表论文10篇，其中SCI收录8篇，CSCD收录2篇，参与获得发明专利3个，培养硕士研究生7名，博士生2名。