抗赤霉病转基因小麦的分析与鉴定

论文摘要

小麦赤霉病是世界范围内小麦的重要病害,每年给小麦的生产造成了巨大的损失。我国的长江流域,华南冬麦区及东北春麦区小麦赤霉病危害严重,每年受害面积超过700万公顷,产量损失可达10%～40%。在长江中下游地区,小麦赤霉病流行频繁,不仅导致产量损失严重,而且病菌在侵染过程中产生的赤霉菌毒素,直接存留在麦粒中,进入食物链,造成食品安全问题,危及人、畜健康。然而,世界上还没有发现对赤霉病完全免疫的小麦品种。当前,防治赤霉病还主要是利用化学农药,不仅收效甚微还造成了严重的环境污染。本研究是通过分子检测和赤霉病菌接种鉴定两种途径,来分析转赤霉菌特异抗体融合蛋白基因的转基因小麦的外源基因整合、表达以及对赤霉病的抗病性。T2和T3代转基因小麦的PCR检测和Southern杂交分析表明,抗体融合蛋白基因已经整合到小麦基因组中。T3代转基因小麦的RT-PCR分析表明,融合蛋白基因得到了很好的表达。小麦赤霉病菌单花接种试验结果表明,在接种后第21天后,T2和T3代转基因小麦的抗扩展性仍极显著高于未转化的对照,与目前最好的抗病品种苏麦3号的抗扩展性没有明显差异。单花接种后,T3代转基因小麦的每小穗相对粒重和相对千粒重都极其显著高于未转化对照,也并与苏麦3号的表现没有明显差异。对T3代植株的喷雾接种分析表明,转基因小麦的AUDPC值极显著低于未转化对照,说明转基因小麦的发病速率慢,与对照相比具有极显著的差异,而且还略慢于苏麦3号上的发病速率。喷雾接种后,T3代转基因小麦的相对千粒重极显著的高于未转化的小麦,并与抗病品种苏麦3号相当。以上结果表明,我们筛选出了具有较强抗赤霉病能力的转基因小麦植株。将抗真菌蛋白与镰刀菌特异抗体融合蛋白基因转化小麦可以提高小麦的抗赤霉病的能力,为小麦抗赤霉病育种提供了新途径。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 缩略语表
• 1 前言
• 1.1 小麦赤霉病的病原、致病性
• 1.1.1 引起小麦赤霉病的病原菌
• 1.1.2 镰刀菌的致病性
• 1.1.3 小麦赤霉病菌产生毒素的研究
• 1.2 小麦赤霉病的发生与流行规律
• 1.2.1 气候因素
• 1.2.2 接种物
• 1.2.3 小麦生长阶段
• 1.3 小麦赤霉病的防治
• 1.3.1 小麦赤霉病耕作管理防治
• 1.3.2 小麦赤霉病的化学防治
• 1.3.3 小麦赤霉病的生物防治
• 1.4 小麦抗赤霉病基因的分子标记
• 1.5 小麦对赤霉病的抗病类型和鉴定方法
• 1.5.1 小麦对赤霉病的第Ⅰ和第Ⅱ类抗病类型及鉴定方法
• 1.5.2 小麦的其他抗病类型及鉴定方法
• 1.6 小麦抗赤霉病转基因研究进展
• 1.6.1 抗镰刀菌毒素方面
• 1.6.2 抑制镰刀菌方面
• 2 研究的目的和意义
• 3 材料与方法
• 3.1 实验材料
• 3.1.1 植物材料
• 3.1.2 菌株材料
• 3.1.3 主要试剂和培养基
• 3.1.4 主要仪器设备
• 3.1.5 用于PCR鉴定和探针制备的引物
• 3.2 实验方法
• 3.2.1 小麦叶片DNA的小样提取
• 3.2.2 小麦RNA的提取
• 3.2.3 小麦DNA的PCR扩增
• 3.2.4 小麦RNA的RT-PCR扩增
• 3.2.5 DNA片段回收
• 3.2.6 杂交探针制备
• 3.2.7 小麦Southern杂交和显影
• 3.2.8 镰刀菌菌株5035的活化和孢子制备
• 3.2.9 小麦赤霉病的田间接种
• 3.2.10 小麦赤霉病的田间调查和室内考种
• 3.2.11 小麦赤霉病调查结果的统计分析
• 4 结果与分析
• 4.1 T2代转基因小麦的PCR检测
• 4.2 T3代转基因小麦的PCR检测
• 4.3 T3代转基因小麦的RT-PCR检测
• 4.4 T3代转基因小麦的Southern杂交分析
• 4.5 转基因小麦的田间抗赤霉病鉴定
• 4.5.1 T2代转基因小麦的抗赤霉病性鉴定
• 4.5.2 T3代转基因小麦的抗赤霉病性鉴定
• 5 讨论
• 5.1 抗菌蛋白AG的作用机理及其对小麦赤霉病的抗性
• 5.2 抗真菌蛋白AG与镰刀菌特异抗体融合蛋白对小麦赤霉病的抗性
• 5.3 转基因小麦与抗赤霉病育种
• 参考文献
• 致谢
• 附录1 攻读硕士学位期间发表的论文