全 文 ：植物病理学报
ＡＣＴＡ ＰＨＹＴＯＰＡＴＨＯＬＯＧＩＣＡ ＳＩＮＩＣＡ ４５(４): ４４３￣４４８(２０１５)
收稿日期: ２０１４￣０６￣０６ꎻ 修回日期: ２０１５￣０３￣１１
基金项目: 公益性行业科研专项(２０１３０３０１６)ꎻ“十二五”国家科技支撑计划(２０１２ＢＡＤ１９Ｂ０４ꎻ２０１１ＢＡＤ１６Ｂ０７)ꎻ院自主创新基金ꎻ省基础与
前沿技术研究计划项目(１４２３００４１３２２１)
通讯作者: 宋玉立ꎬ研究员ꎬ主要从事小麦病害研究ꎻ Ｅ￣ｍａｉｌ: ｓｏｎｇｙｕｌｉ２０００＠１２６.ｃｏｍꎮ
ｄｏｉ:１０.１３９２６ / ｊ.ｃｎｋｉ.ａｐｐｓ.２０１５.０４.０１４
研究简报
小麦 Ｓｔｐｋ￣Ｖ同源基因的克隆及全蚀菌诱导下
的表达特征分析
王俊美ꎬ 徐 飞ꎬ 杨共强ꎬ 宋玉立∗ꎬ 李亚红ꎬ 田怀芹
(河南省农业科学院植物保护研究所 /农业部华北南部作物有害生物综合治理重点实验室ꎬ郑州 ４５０００２)
Ｃｌｏｎｉｎｇ ａｎｄ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｇｅｎｅｓ ｕｎｄｅｒ ｉｎｆｅｃｔｉｏｎ ｂｙ
Ｇａｅｕｍａｎｎｏｍｙｃｅｓ ｇｒａｍｉｎｉｓ ｖａｒ. ｔｒｉｔｉｃｉ ｉｎ ｗｈｅａｔ ＷＡＮＧ Ｊｕｎ￣ｍｅｉꎬ ＸＵ Ｆｅｉꎬ ＹＡＮＧ Ｇｏｎｇ￣
ｑｉａｎｇꎬ ＳＯＮＧ Ｙｕ￣ｌｉꎬ ＬＩ Ｙａ￣ｈｏｎｇꎬ ＴＩＡＮ Ｈｕａｉ￣ｑｉｎ ( Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｐｌａｎｔ ＰｒｏｔｅｃｔｉｏｎꎬＨｅｎａｎ Ａｃａｄｅｍｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ
Ｓｃｉｅｎｃｅｓꎻ Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｃｒｏｐ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｐｅｓｔ Ｍａｎａｇｅｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ ｏｆ Ｎｏｒｔｈ ＣｈｉｎａꎬＭｉｎｉｓｔｒｙ ｏｆ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒｅ ｏｆ ｔｈｅ
Ｐｅｏｐｌｅ’ｓ Ｒｅｐｕｂｌｉｃ ｏｆ ＣｈｉｎａꎬＺｈｅｎｇｚｈｏｕ ４５０００２ꎬＣｈｉｎａ)
Ａｂｓｔｒａｃｔ: Ｔａｋｅ￣ａｌｌ ｄｉｓｅａｓｅꎬｃａｕｓｅｄ ｂｙ Ｇａｅｕｍａｎｎｏｍｙｃｅｓ ｇｒａｍｉｎｉｓ ｖａｒ. ｔｒｉｔｉｃｉ ｉｓ ｏｎｅ ｏｆ ｔｈｅ ｉｍｐｏｒｔａｎｔ ｓｏｉｌ￣ｂｏｒｎｅ
ｄｉｓｅａｓｅｓ ｏｎ ｗｈｅａｔ. Ｔｈｅ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｇｅｎｅｓ ｒｅｓｅａｒｃｈｅｓ ｔｏ ｔａｋｅ￣ａｌｌ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｆｏｃｕｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅｉｒ ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｓｔｕｄｙ ｉｎ
ｒｅｓｉｓｔａｎｔ ｂｒｅｅｄｉｎｇ. Ｉｎ ｔｈｉｓ ｓｔｕｄｙꎬｔｈｅ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｇｅｎｅｓ ｈａｖｅ ｂｅｅｎ ｃｌｏｎｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｉｍｅｒｓ ｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄ
ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｋｎｏｗｎ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｇｅｎｅ (ＧｅｎＢａｎｋ ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒ ＨＭ２４１６５５.１)ꎬａｎｄ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ
Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｇｅｎｅｓ ｗｅｒｅ ｉｓｏｌａｔｅｄ ｆｒｏｍ ｔｗｏ ｗｈｅａｔ ｃｕｌｔｉｖａｒｓ Ｘｉｎｎｏｎｇ１９ ａｎｄ Ｘｉｎｍａｉ１９ ｔｈｒｏｕｇｈ ＰＣＲ ａｍｐｌｉｆｉ￣
ｃａｔｉｏｎ ａｎｄ ｎａｍｅｄ ａｓ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ ａｎｄ Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９(ｕｎｄｅｒ ＧｅｎＢａｎｋ ａｃｃｅｓｓｉｏｎ ｎｕｍｂｅｒｓ ＫＦ８３６６１１ ａｎｄ ＫＦ８３６６１０)
ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ. Ｔｈｅ ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ａｎａｌｙｓｉｓ ｗａｓ ｄｏｎｅ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｐｒｅｄｉｃｔｅｄ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｏｆ ｓｉｘ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｇｅｎｅｓ. Ａ
ｐｈｙｌｏｇｅｎｙ ｔｒｅｅ ｏｆ １４ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ꎬＳｔｐｋ￣ＸＭ１９ ａｎｄ ｔｗｅｌｖｅ ｐｒｏｔｅｉｎｓ ｆｒｏｍ
ｏｔｈｅｒ ｐｌａｎｔｓ ｓｐｅｃｉｅｓ ｗａｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｂｙ ｓｏｆｔ Ｍｅｇａ４.０ ｔｈｒｏｕｇｈ Ｎｅｉｇｈｂｏｒ Ｊｏｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄꎬｓｈｏｗｉｎｇ ｔｈａｔ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９
ａｎｄ Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ ｗｅｒｅ ｃｌｏｓｅｒ ｔｏ ｔｈｏｓｅ ｆｒｏｍ ｐｌａｎｔ ｓｐｅｃｉｅｓ ｏｆ Ｐｏａｃｅａｅ. Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ ｔｈｅｓｅ ｔｗｏ ｇｅｎｅｓ
Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ ａｎｄ Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ ｗｅｒｅ ａｎａｌｙｚｅｄ ｂｙ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ＰＣＲ. Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｉｎｄｉｃａｔｅｄ ｔｈａｔ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ ｗａｓ
ｕｐ￣ｒｅｇｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ｉｔｓ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｉｎｃｒｅａｓｅｄ ２.９ ｆｏｌｄ ｗｈｅｎ ｉｎｆｅｃｔｅｄ ｂｙ Ｇ. ｇｒａｍｉｎｉｓ ｖａｒ. ｔｒｉｔｉｃｉꎬｂｕｔ Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９
ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ ｌｅｖｅｌ ｃｈａｎｇｅｄ ｉｎｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙꎬ ｉｎｄｉｃａｔｉｎｇ ｔｈａｔ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ ｍｉｇｈｔ ａｎｔｉｃｉｐａｔｅ ｉｎ ｔｈｅ ｃｏｕｒｓｅ ｏｆ ｗｈｅａｔ
ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｒｅｓｐｏｎｓｅ ｔｏ ｔａｋｅ￣ａｌｌ ｉｎ ｃｕｌｔｉｖａｒ Ｘｉｎｎｏｎｇ１９.
Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ: Ｗｈｅａｔꎻ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｇｅｎｅꎻ ｔａｋｅ￣ａｌｌꎻ ｇａｅｕｍａｎｎｏｍｙｃｅｓ ｇｒａｍｉｎｉｓ ｖａｒ. ｔｒｉｔｉｃｉꎻ ｅｘｐｒｅｓｓｉｏｎ
ａｎａｌｙｓｉｓ
文章编号: ０４１２￣０９１４(２０１５)０４￣０４４３￣０６
由禾顶囊壳小麦变种 ( Ｇａｅｕｍａｎｎｏｍｙｃｅｓ ｇｒａ￣
ｍｉｎｉｓ ｖａｒ. ｔｒｉｔｉｃｉ ) 侵染引起的小麦全蚀病是小麦
上一种重要的根部病害ꎬ广泛分布于世界各小麦种
植区ꎮ 近年来ꎬ小麦全蚀病在黄淮冬麦区发生呈上
植物病理学报 ４５卷
升趋势ꎮ 选育和种植抗病品种是解决小麦全蚀病
危害的根本途径ꎬ抗病基因研究是抗病育种的基础
性工作ꎮ
随着目前克隆基因数量的日益增加ꎬ利用已知
抗病基因的保守序列或根据已有抗病基因的序列
信息克隆抗病基因已经成为抗病及相关基因克隆
的重要手段ꎮ 本研究根据已经报道的来源于簇毛
麦抗小麦白粉病基因 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 序列信息合成引
物[１]ꎬ以本研究室前期田间试验鉴定的对小麦全
蚀病表现中抗的小麦品种新农 １９和高感小麦品种
新麦 １９为材料[２]ꎬ获得了 ２ 个材料的全长基因序
列 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 和 Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ꎮ 对 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 和
Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９与其他 ４ 个 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 同源基因编码氨基
酸进行了比对分析ꎬ构建了 ２ 个基因编码蛋白与
１２个来自不同植物编码同源蛋白的进化树ꎮ 同时
根据获得基因序列中的保守区域合成定量引物分
析了全蚀菌胁迫条件下 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 和 Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９
的表达特征ꎮ
１ 材料与方法
１.１ 材料
根据前期的抗性鉴定结果选取中抗品种新农
１９和高感品种新麦 １９ꎻ供试菌为河南省农业科学
院植物保护研究所小麦病害研究室保存的 ＮＳ９０
菌株ꎮ 采取托盘培养接菌块的方法ꎬ采集接菌后０、
２４、７２ ｈ 和 ８ ｄ 以及同期不接菌对照的小麦根ꎬ
－７０℃保存备用ꎮ
１.２ 试剂
Ｔｒｉｚｏｌ 试剂、反转录试剂盒(ＰｒｉｍｅＳｃｒｉｐｔＴＭ Ⅱ
１ｓｔ Ｓｔｒａｎｄ ｃＤＮＡ Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ Ｋｉｔ)、荧光定量试剂
(ＳＹＢＲ Ｐｒｅｍｉｘ Ｅｘ ＴａｑＴＭⅡ)以及用于基因扩增的
Ｔａｑ酶和 ｄＮＴＰｓ等试剂均购自宝生物工程(大连)
有限公司ꎻ引物由南京金斯瑞生物科技有限公司合
成ꎻ测序由生工生物工程(上海)股份有限公司完
成(以下简称上海生工)ꎮ
１.３ 叶片 ＲＮＡ提取和 ｃＤＮＡ合成
利用 Ｔｒｉｚｏｌ法(具体方法参考 ＴＡＫＡＲＡ 说明
书)提取新农 １９和新麦 １９ 的 ＲＮＡꎮ 用 Ｅｐｐｅｎｄｏｒｆ
Ｂｉｏｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｅｒ 分光光度计检测样品的浓度和纯
度ꎮ 参照说明利用反转录试剂盒获得 ｃＤＮＡꎬ稀释
１０倍后－２０℃保存备用ꎮ
１.４ 全长基因片段的获得
根据已经报道的 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 基因序列(ＧｅｎＢａｎｋ
登录号为 ＨＭ２４１６５５. １)合成引物[１]ꎮ Ｐｍ２１ＱＣＦ:
ＡＴＧＧＧＴＴＧＴＴＣＴＣＣＴＴＴＣＴＴＴＴＧꎻ Ｐｍ２１ＱＣＲ: ＴＣ￣
ＡＣＴＣＡＣＡＣＴＣＴＧＡＴＡＴＴＧＣＧꎬ以两个小麦的ｃＤＮＡ
为模板扩增 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 同源基因ꎮ 程序参考 Ｃａｏ 等[１]ꎮ
ＰＣＲ产物直接交由上海生工进行克隆测序分析ꎮ
１.５ 基因的生物信息学分析
获得基因片段利用在线工具 ＯＲＦ ｆｉｎｄｅｒ (ｈｔ￣
ｔｐ: / / ｗｗｗ.ｎｃｂｉ. ｎｌｍ. ｎｉｈ. ｇｏｖ / ｇｏｒｆ / ｏｒ ｆｉｇ. ｃｇｉ)分析
其开放阅读框ꎮ 利用 ＤＮＡＭＡＮ 进行同源比对分
析ꎬＭＥＧＡ４.０ 软件中的邻接法(Ｎｅｉｇｈｂｏｒ￣Ｊｏｉｎｉｎｇ)
构建进化树ꎮ
１.６ 基因的定量表达分析
根据已经获得基因的保守区域序列合成定量
引物对 Ｐｍ２１ＤＬＦ:ＴＧＧＡＴＧＴＡＴＴＡＴＧＡＧＣＡＧＧ￣
ＧＡＧꎻＰｍ２１ＤＬＲ: ＧＡＧＧＡＴＧＡＡＧＣＧＡＡＡＧＣＡＡꎮ
以小麦的核糖体 ２６ｓ ＲＮＡ (ＧｅｎＢａｎｋ 登录号为
Ｚ１１８８９.１)基因作为内参对照ꎬ引物序列为 ２６Ｓ￣Ｆ:
５′￣ ＧＡＡＧＡＡＧＧＴＣＣＣＡＡＧＧ ＧＴＴＣ￣３′ꎻ２６Ｓ￣Ｒ:５′￣
ＴＣＴＣＣＣＴＴＴＡＡＣＡＣＣＡＡＣＧＧ￣３′ꎮ 应用 ＡＢＩ ７５００
实时荧光定量 ＰＣＲ仪进行定量表达分析ꎮ 反应体
系为:２×ＳＹＢＲ Ｐｒｅｍｉｘ Ｅｘ Ｔａｑ １０ μＬꎬ５０×ＲＯＸ Ⅱ
０.４ μＬꎬ上游引物(１０μｍｏｌ Ｌ￣１)０.８ μＬꎬ下游引
物(１０μｍｏｌＬ－１ ) ０. ８ μＬꎬ ｃＤＮＡ 第一链 ２ μＬꎬ
ｄｄＨ２Ｏ 补足至 ２０ μＬꎮ 反应程序为:９５℃ ３０ ｓꎻ
９５℃ ５ ｓꎬ５６℃ ３４ｓꎬ７２℃ ３５ｓꎬ４０个循环反应结束后
进行荧光值变化曲线和融解曲线分析ꎮ 每个反应
设 ３次重复ꎮ 相对定量的方法分析基因表达ꎬ采用
２－△△ＣＴ方法计算基因的表达量[３]ꎮ 相对表达量高
于或低于对照(０ ｈ)的 ２ 倍以上(含 ２ 倍)时ꎬ可认
为差异显著ꎮ
２ 结果与分析
根据文献报道的 Ｓｔｐｋ￣Ｖ(ＡＥＦ３０５４６.１)基因序
列信息合成引物扩增新农 １９和新麦 １９的 ｃＤＮＡꎬ结
果两个品种中都扩增出长度 １ ２００ ｂｐ左右的特异条
带ꎬＰＣＲ产物直接送至上海生工进行测序ꎬ获得了两
条长度均为 １ ２０６ ｂｐ的条带分别命名为 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９
４４４
４期 王俊美ꎬ等:小麦 Ｓｔｐｋ￣Ｖ同源基因的克隆及全蚀菌诱导下的表达特征分析
Ｆｉｇ. １ Ａｌｉｇｎｍｅｎｔ ｏｆ ｔｈｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄ ｓｅｑｕｅｎｃｅ ｏｆ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ ａｎｄ Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ ｗｉｔｈ
ｏｔｈｅｒ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｐｒｏｔｅｉｎｓ
Ｔｈｅ ｖａｒｉａｂｌｅ ａｍｉｎｏ ａｃｉｄｓ ｗｅｒｅ ｍａｒｋｅｄ ｗｉｔｈ ∗.
５４４
植物病理学报 ４５卷
(ＧｅｎＢａｎｋ 登 录 号 为 ＫＦ８３６６１１ ) 和 Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９
(ＧｅｎＢａｎｋ登录号为 ＫＦ８３６６１０)ꎮ 利用 ＮＣＢＩ 中
ＯＲＦ ｆｉｎｄｅｒ ( ｈｔｔｐ: / / ｗｗｗ. ｎｃｂｉ. ｎｌｍ. ｎｉｈ. ｇｏｖ / ｇｏｒｆ /
ｇｏｒｆ.ｈｔｍｌ) 工具对获得的两个片段进行分析ꎬ两条
序列均包含完整的开放阅读框ꎮ 翻译成氨基酸后
利用 ＢＬＡＳＴ软件与已公布的来源于簇毛麦 Ｓｔｐｋ￣Ｖ
(ＧｅｎＢａｎｋ登录号为 ＡＥＦ３０５４６.１)及来源于普通小
麦扬麦 ５８ Ａ、Ｂ、Ｄ组的 Ｓｔｐｋ￣Ａ(ＧｅｎＢａｎｋ登录号为
ＡＥＦ３０５４８. １ )、 Ｓｔｐｋ￣Ｂ ( ＧｅｎＢａｎｋ 登 录 号 为
ＡＥＦ３０５５０. １ ) 和 Ｓｔｐｋ￣Ｄ ( ＧｅｎＢａｎｋ 登 录 号 为
ＡＥＦ３０５４９.１)的氨基酸序列进行比对分析ꎬ同源性
高达 ９８％以上ꎮ 利用 ＤＮＡＭＡＮ 软件对 ６ 个氨基
酸序列进行比对分析ꎬ结果表明共有 １５ 个位点存
在变异ꎬ其中 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 基因含有 ６ 个特异位点ꎬ且这
些位点位于氨基酸序列的 Ｎ端和 Ｃ端(图 １)ꎮ
为了进一步明确两个基因与其他物种类似基因
的进化关系ꎬ根据 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 和 Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ 的氨基
酸序列结果ꎬ利用 ＮＣＢＩ 中 Ｂｌａｓｔ 工具进行比对分
析ꎬ并利用 ＭＥＧＡ４. ０ 软件构建了 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 和
Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９与 １２个同源基因的遗传进化树(图 ２)ꎮ
结果表明这两个基因与来自禾本科的同源蛋白聚在
同一个大的分支上ꎬ与其中来自大麦的登录号为
ＢＡＪ９３１８８.１的蛋白同源性最高ꎻ其次是来自二穗短
柄草登录号为 ＸＰ＿００３５７５４０１.１ 和 ＸＰ＿００３５７５４０２.１
的蛋白ꎻ然后是来自玉米登录号为 ＡＦＷ６６４１６.１、ＮＰ
＿００１１３２９０４.１和来自小米登录号为 ＸＰ＿００４９５１８７３.１、
ＸＰ＿００４９５１８７５.１的蛋白ꎻ与来自水稻登录号为 ＸＰ
＿００４９５１８７５.１ 和 ＸＰ＿００４９５１８７３. １ 的蛋白距离较
远ꎮ 与分别来自金钱桔 (ＥＳＲ５４２５５.１)、番茄(ＸＰ＿
００４２４８３４７.１)和蓖麻(ＸＰ＿００２５２９９５０.１)的蛋白同
源性低聚在不同的分支上ꎮ
根据两个基因序列的保守区域合成定量引物ꎬ
以小麦核糖体２６ｓ ＲＮＡ 基因作为内参对照ꎬ采用
相对定量的方法分析 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 和 Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ 分
别在两个小麦品种新农 １９ 和新麦 １９ 中的表达量
(图 ３)ꎮ 结果表明基因 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 在中抗品种新
农 １９中接菌后 ２４ ｈ 比 ０ ｈ 对照表达值高 ２.９ 倍ꎬ
其他时间点的表达差异不显著ꎻ基因 Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９在
Ｆｉｇ. ２ Ｐｈｙｌｏｇｅｎｅｔｉｃ ｔｒｅｅ ｏｆ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ ａｎｄ Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ ｗｉｔｈ ｏｔｈｅｒ １２ Ｓｔｐｋ￣Ｖ ｈｏｍｏｌｏｇｏｕｓ ｐｒｏｔｅｉｎｓ
Ｂｒａｃｈｙｐｏｄｉｕｍ ｄｉｓｔａｃｈｙｏｎ (ＸＰ＿００３５７５４０１.１ ａｎｄ ＸＰ＿００３５７５４０２.１)ꎬＣｉｔｒｕｓ ｃｌｅｍｅｎｔｉｎａ (ＥＳＲ５４２５５.１)ꎬ
Ｈｏｒｄｅｕｍ ｖｕｌｇａｒｅ (ＢＡＪ９３１８８.１)ꎬＯｒｙｚａ ｓａｔｉｖａ (ＮＰ＿００１０４５９９５.１ ａｎｄ ＥＥＥ５６３７１.１)ꎬＲｉｃｉｎｕｓ ｃｏｍｍｕｎｉｓ (ＸＰ＿００２５２９９５０.１)ꎬ
Ｓｅｔａｒｉａ ｉｔａｌｉｃａ (ＸＰ＿００４９５１８７３.１ ａｎｄ ＸＰ＿００４９５１８７５.１)ꎬＳｏｌａｎｕｍ ｌｙｃｏｐｅｒｓｉｃｕｍ (ＸＰ＿００４２４８３４７.１)ꎬ
ａｎｄ Ｚｅａ ｍａｙｓ (ＮＰ＿００１１３２９０４.１ ａｎｄ ＡＦＷ６６４１６.１) .
６４４
４期 王俊美ꎬ等:小麦 Ｓｔｐｋ￣Ｖ同源基因的克隆及全蚀菌诱导下的表达特征分析
Ｆｉｇ. ３ Ｔｒａｎｓｃｒｉｐｔｉｏｎａｌ ｐａｔｔｅｒｎｓ ｏｆ Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ ａｎｄ Ｓｔｐｋ￣ＸＭ１９ ｐｏｓｔ ｉｎｏｃｕｌａｔｉｏｎ
高感品种新麦 １９ 中接菌后各时间点的表达量较
０ ｈ 差异不显著ꎮ
３ 讨论
普通小麦中抗全蚀菌的材料稀缺ꎬ鉴于全蚀菌
的寄主范围非常广泛ꎬ可侵染多种禾本科植物ꎬ很
多学者从外缘物种中寻求抗病材料ꎬ结果表明黑
麦、燕麦、冰草属植物、山羊草、簇毛麦和华山新麦
草中均含有全蚀病抗性基因[４]ꎮ 但是由于受到杂
交不亲和或新种质资源创制周期长等因素的影响ꎬ
目前少见利用近缘种育成抗小麦全蚀病新品种的
报道ꎮ 利用基因工程进行抗病育种的工作进行也
很缓慢ꎮ 仅Ｗｕ 等[５]通过农杆菌介导的方法将外
源功能基因 Ｂｃｌ和 Ｒｉｐ 导入到小麦中ꎬ转 Ｒｉｐ 基因
植株对全蚀病表现一定抗性ꎮ 但由于 Ｒｉｐ 基因来
源于玉米ꎬ其稳定性和安全性有待于评估ꎬ从小麦
自身或近缘种筛选全蚀病抗性基因的研究迫在眉
睫ꎮ
来源于小麦近缘种簇毛麦的 Ｐｍ２１ 基因是目
前应用广泛且有效的抗小麦白粉菌基因ꎬ其中的
Ｓｔｐｋ￣Ｖ基因已经被克隆ꎬ该基因属于丝氨酸 /苏氨
酸蛋白激酶家族[２]ꎮ 丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶参
与植物的磷酸化途经ꎬ蛋白质的磷酸化是植物抗病
途经中的重要事件ꎮ 已经克隆的多个植物抗病基因
中很多包含有丝氨酸和苏氨酸蛋白激酶基因如番茄
的 Ｐｔｏ基因ꎬ水稻的 Ｘａ２１基因和小麦的 Ｙｒ３６基因ꎬ
表明了此类基因在抗病途径中具有重要作用ꎮ
本研究根据小麦抗白粉病基因 Ｐｍ２１的Ｓｔｐｋ￣Ｖ
序列合成引物ꎬ扩增对全蚀菌表现中抗的新农 １９
和高感的新麦 １９ 两个小麦材料ꎬ获得了两个具有
完整 ＯＲＦ的 Ｓｔｐｋ￣Ｖ同源基因ꎮ 编码氨基酸序列比
对分析表明获得的两个基因 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 和 Ｓｔｐｋ￣
ＸＭ１９与已经报道基因序列不同ꎬ是两个新的基
因ꎻ与 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 同源基因翻译的氨基酸序列同源性
在 ９８％以上ꎬ说明这类基因具有较强的保守性ꎮ
Ｓｔｐｋ￣Ｖ基因编码氨基酸序列与其他同源基因和本
文获得的两个基因区别较大ꎬ氨基酸的差异可能会
导致基因结构发生变化ꎬ使得 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 基因具有不
同于其他同源基因的特殊功能ꎮ 前人的研究结果
表明来源于簇毛麦的 Ｓｔｐｋ￣Ｖ 提供了 Ｐｍ２１ 抗白粉
病的功能ꎬ而来源于普通小麦扬麦 ５８ 的 Ｓｔｐｋ￣Ａ、
Ｓｔｐｋ￣Ｂ和 Ｓｔｐｋ￣Ｄ基因不具有这种功能[２]ꎮ 同时本
研究室对新农 １９ 和新麦 １９ 的白粉病抗性鉴定结
果也表明两个品种对白粉菌抗性一般ꎬ不同于
Ｐｍ２１基因ꎮ
与 １２个同源基因的进化关系分析表明该基因
与来源于禾本科的蛋白同源关系较近ꎬ聚在同一分
支上ꎮ 定量 ＰＣＲ结果表明 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 基因在小麦
与全蚀菌非亲和互作 ２４ ｈ时与对照相比表达量显
著提高ꎬ推测新农 １９ 中 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 基因可能与全
蚀菌抗性相关ꎮ 但由于植物对病原菌的抗性是一
个复杂的网络系统ꎬ基因 Ｓｔｐｋ￣ＸＮ１９ 在抗病系统中
的作用还需要进一步通过 ＶＩＧＳ等手段进行验证ꎬ
以便为基因在小麦全蚀病抗性改良中的应用奠定
基础ꎮ
７４４
植物病理学报 ４５卷
参考文献
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ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｇｅｎｅ Ｐｍ２１ꎬ ｃｏｎｆｅｒｓ ｐｏｗｄｅｒｙ ｍｉｌｄｅｗ ｒｅｓｉｓ￣
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Ｈｅｎａｎ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａｌ Ｓｃｉｅｎｃｅｓ (河南农业科学)ꎬ２０１２ꎬ
４１(９):６－９.
[５] Ｗｕ ＣＨ ＪꎬＲｅｎ ＸꎬＹｅ Ｘ Ｇꎬ ｅｔ ａｌ. Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ ａｎｄ
ｇｅｎｅｔｉｃ ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｒａｎｓｇｅｎｉｃ ｗｈｅａｔｓ ｗｉｔｈ Ｂｃｌ ａｎｄ Ｒｉｐ
ｇｅｎｅｓ ( ｉｎ Ｃｈｉｎｅｓｅ)[Ｊ] .Ｓｃｉｅｎｔｉａ Ａｇｒｉｃｕｌｔｕｒａ Ｓｉｎｉｃａ (中
国农业科学)ꎬ２００５ꎬ３８(６):１１００－１１０５.
责任编辑:曾晓葳
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