小麦抗白粉病新型mlo突变体的研究及应用

基本信息
批准号:31672015
项目类别:面上项目
资助金额:65.00
负责人:邱金龙
学科分类:
依托单位:中国科学院微生物研究所
批准年份:2016
结题年份:2020
起止时间:2017-01-01 - 2020-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:李华丽,孙娟,李盛楠,肖翔,王文义,张丹丹,程曦,张倩伟
关键词:
抗性利用抗病基因抗性机理粮食作物真菌病害基因克隆
结项摘要

Powdery mildew caused by Blumeria graminis f. sp. tritici is one of the most destructive disease in wheat worldwide. Breeding of wheat varieties with durable and broad-spectrum powdery mildew resistance is urgently needed, but still a challenge. The negative regulatory role of MLO (mildew resistance locus o) genes in plant immunity is evolutionarily conserved in higher plant species. Loss-of-function mutant alleles of the MLO genes confer durable and broad-spectrum resistance to the powdery mildew fungal pathogens in various plant species. We have previously demonstrated that TALEN-induced mutation of all three TaMLO homoeologs in hexaploid bread wheat confers heritable broad-spectrum resistance to powdery mildew. However, adverse effects of the mlo mutation, mainly premature leaf senescence limit the use of mlo mutants in breeding programs. This work is based on a newly isolated wheat mlo mutant that demonstrates strong resistance to powdery mildew, but no premature leaf senescence. The proposed study will focus on: 1) identification of the genetic changes in the novel mlo mutant and understanding the mechanisms regulating the expression of wheat MLO genes; 2) generation of more similar mlo mutants and application of these mutants in wheat resistance breeding. The proposed research will lead to new insights into the broad-spectrum powdery-mildew resistance and new wheat varieties with durable and broad-spectrum powdery-mildew resistance, while providing new strategies and technologies for disease resistance improvement in other crops.

白粉病是小麦主要病害之一,培育具广谱、持久抗性的品种是当前小麦抗白粉病育种的重要任务和挑战。MLO基因进化上高度保守,其突变植物表现出对白粉菌广谱、持久的抗性。我们前期利用基因组编辑技术对六倍体小麦中MLO基因的三个拷贝同时进行了突变,获得了对白粉病具有广谱抗性的小麦材料。然而,mlo突变体的早衰表型限制了其在生产上的应用。本项目从最新获得的抗白粉病、但不早衰的小麦mlo新型突变体入手,研究该突变体的突变位点及MLO基因的表达调控机制,在此基础上,获得更多mlo新型突变体并进行抗病育种。本工作的开展将加深对白粉病广谱抗性分子基础的了解,创制具广谱、持久白粉病抗性的小麦新种质,同时为其它作物抗白粉病育种提供思路和借鉴。

项目摘要

白粉病是小麦最重要的真菌病害,病害高发时减产可达50%。培育广谱、持久抗性的品种是当前小麦抗白粉病育种的重要任务和挑战。MLO基因进化上高度保守,其突变植物表现出对相应白粉菌广谱、持久的抗性。我们前期利用基因组编辑技术对六倍体小麦中MLO基因的三个拷贝同时进行了突变,获得了对白粉病具有广谱抗性的小麦材料。然而,mlo突变体的早衰表型限制了其在生产上的应用。本研究从我们获得的既抗白粉菌又不早衰的新型mlo突变体入手,重点鉴定该突变体的突变方式,并研究了该基因与MLO基因的遗传互作,在此基础上,解析了MLO新型调控机制。我们也通过基因组编辑产生了多个类似的mlo突变体,并将它们用于小麦抗病育种。取得的主要成果如下:.1)阐明了新型突变体材料R32具有抗病增产的表型;.2)鉴定了R32突变体的突变方式并分析了其表型产生的分子机理;.3)开发了新型高效的基因组编辑工具,并应用于小麦抗病材料的创制;.4)利用突变体初步开展了广谱持久抗白粉病小麦育种工作。.已顺利完成研究内容及任务,研究结果加深了我们对白粉病广谱抗性分子基础的了解,为创制具广谱、持久白粉病抗性的小麦新种质,同时也为其它作物抗白粉病育种提供思路和借鉴。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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