1. 研究目的与意义、国内外研究现状(文献综述)
小麦是世界上广泛种植的禾本科类粮食作物之一(Kosina P, Reynolds M, Dixon J, et al.2007),养活了全球40以上的人口。我国是世界最大的小麦生产国和消费国,小麦是我国第三大粮食作物,占当年世界小麦生产总量的17和消费总量的16,其生产对保障国家粮食安全具有重要意义(刘志勇, 王道文, 张爱民, et al.2018)。然而小麦在生产中会遭受各种生物胁迫影响如:白粉病、赤霉病、锈病、蚜虫、玉米螟、吸浆虫等。这些生物胁迫严重威胁了小麦生产安全。因此,对小麦进行抗病研究对保障小麦生产安全具有重要的意义。
其中,自20世纪60年代的绿色革命以来,对作物抗病遗传学的研究导致了大量的小麦抗白粉病的鉴定。然而,快速的进化让白粉病原菌避免了被抗病基因识别,常常导致抗病基因抗性丧失。当单一抗病基因长期被大范围使用时,抗病基因更容易丧失抗性,导致农作物感病因而产量下降(Krattinger et al. 2016),因此寻找和利用多样化的抗源,不断发掘、定位和克隆新的抗白粉病基因,深入研究抗病基因的抗性遗传是一项长期而艰巨的任务。目前,由于小麦基因组的高度复杂性,只有一小部分抗病基因被克隆,并对其分子功能进行了详细研究。如Pm3、Pm8等。
Pm3b是第一个被图位克隆的小麦抗白粉病基因。Wicker et al.(2003)构建了两个可能包含Pm3b位点的直系同源BAC重叠群,其中具有NBS-LRR结构域的一个抗病基因类似物RGL-1 (resistance gene like-1)与Pm3b共分离。Yahiaoui et al. (2004) 利用抗病品种Chul与感病品种Frisal的杂交组合产生的F2群体构建高密度遗传图谱,并结合染色体步移的方法最终获得了Pm3b基因的全长序列。Pm3b含有两个外显子,编码由1415个氨基酸组成的CC-NBS-LRR类蛋白。继Pm3b被克隆以后,另外6个Pm3等位基因(Pm3a, Pm3c-g)通过PCR的方法被陆续克隆( Srichumpa et al, 2005; Yahiaoui et al. 2006)。7个Pm3位点的等位基因都是CC-NBS-LRR类蛋白,而且蛋白之间的相似度很高,变异主要存在于LRR区域。此后,Bhullar et al. (2009) 根据Pm3等位基因的序列信息和Pm3等位基因的分子标记,利用长片段扩增技术获得了其它9个Pm3等位基因(Pm3l-t)。同样的这些等位基因在蛋白水平存在很高地相似度,表明它们都是从同一个祖先演化而来。通过叶片瞬时表达的方法对Pm3等位基因进行功能验证,结果表明Pm3a,Pm3b,Pm3c,Pm3e,Pm3g等对不同的白粉菌生理小种的反应不相同,这表明不同的Pm3等位基因对不同的白粉菌生理小种具有特异性(Yahiaoui et al. 2006)。
2. 研究的基本内容和问题
2.1研究目标
(1)挖掘小麦抗病资源,获得抗病基因类似物RGA。
(2)验证RGA的抗病功能,对其抗病机制进行分析。
3. 研究的方法与方案
3.1研究方法
l试验材料和载体:以小麦盆栽苗及烟草盆栽苗为实验材料;载体选用双元表达载体PBI121。
l试验方法
4. 研究创新点
本项目的特色体现在结合生物信息技术,利用功能结构域引起烟草坏死的原理来对抗病基因类似物RGA的功能进行分析和鉴定,为进一步抗病基因的利用提供了理论依据。
5. 研究计划与进展
(1)研究计划及预期进展
① 2018年7月~2018年9月,进行小麦族不同种之间的同源比较,找到抗病基因类似物RGA
② 2018年10月~2018年12月,扩增目的片段,进行克隆与酶切验证,再送至测序,得到阳性克隆;构建瞬时表达载体。
以上是毕业论文开题报告,课题毕业论文、任务书、外文翻译、程序设计、图纸设计等资料可联系客服协助查找。