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Development and Characterization of AcAMP-sn Transgenic Wheat with Enhanced Resistance to Wheat Take-all

AcAMP-sn基因抗全蚀病小麦新种质的创制与鉴定


Antimicrobial peptides, small molecular weight proteins with broad spectrum antimicrobial activity, play important roles in plant defense responses. The open-reading-frame sequence of AcAMP-sn was synthesized and used to construct the gene transformation vector pAHC25::AcAMP-sn, in which AcAMP-sn gene was driven by maize ubiquitin promoter and should be highly expressed in monocot plants. The vector pAHC25::AcAMP-sn DNA was introduced into Yangmai 18 via particle bombardment. AcAMP-sn transgenic wheat plants were subjected to PCR, semi-RT-PCR, Q-RT-PCR analyses, and disease response assessments. PCR analyses revealed that theintroducedgene AcAMP-sn could be stably inherited in five transgenic wheat lines from T0 to T4 generations. Semi-RT-PCR and Q-RT-PCR analyses showed that the AcAMP-sn gene was highly expressed in transgenic wheat lines compared with untransformed Yangmai 18. Based on disease response assessments for T4 generations, the significantly enhanced-resistance to take-all accompanied with decreased fungal abundance, in the five independent AcAMP-sn transgenic lines. Over-expression of AcAMP-sn gene in transgenic wheat plants confers increased resistance to wheat take-all.


全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2014, 40(1): 22−28 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家转基因生物新品种培育科技重大专项(2011ZX08002-001, 2013ZX08002001-004)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张增艳, E-mail: zhangzengyan@caas.cn, Tel: 010-82108781
第一作者联系方式: E-mail: ygkn@163.com
Received(收稿日期): 2013-06-17; Accepted(接受日期): 2013-09-16; Published online(网络出版日期): 2013-10-22.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20131022.1653.012.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2014.00022
转 AcAMP-sn基因抗全蚀病小麦新种质的创制与鉴定
杨 坤 刘 欣 杜丽璞 叶兴国 张增艳*
中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程 / 农业部麦类生物学与遗传育种重点实验室, 北
京 100081
摘 要: 抗菌肽是一类具有广谱抗菌性的小分子多肽, 在植物防卫反应中起着重要作用。本研究人工合成了洋葱抗
菌肽基因 AcAMP-sn, 利用基因重组技术构建了该基因的单子叶植物表达载体 pAHC25::AcAMP-sn, 使 AcAMP-sn 基
因的表达受玉米 Ubiqutin 启动子控制。采用基因枪介导法, 将 AcAMP-sn 基因导入小麦品种扬麦 18, 利用 PCR、半
定量 RT-PCR及荧光实时定量 RT-PCR检测、分析转基因小麦 T0~T4代目的基因及其表达量, 并对转基因植株进行全
蚀病的抗性鉴定。PCR 检测结果表明, 导入的 AcAMP-sn 基因能够在转基因小麦中遗传。与受体扬麦 18 相比, 在 5
个转基因小麦 T4代株系中, AcAMP-sn基因的表达量及全蚀病抗性均显著提高, 且全蚀病菌的相对含量明显下降, 说
明 AcAMP-sn基因的过表达可以增强转基因小麦对全蚀病的抗性。
关键词: 洋葱抗菌肽; 转基因小麦; 小麦全蚀病; 抗性
Development and Characterization of AcAMP-sn Transgenic Wheat with En-
hanced Resistance to Wheat Take-all
YANG Kun, LIU Xin, DU Li-Pu, YE Xing-Guo, and ZHANG Zeng-Yan*
National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Key Laboratory of Biology and Genetic Improvement of Triticeae Crops,
Ministry of Agriculture / Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China
Abstract: Antimicrobial peptides, small molecular weight proteins with broad spectrum antimicrobial activity, play important
roles in plant defense responses. The open-reading-frame sequence of AcAMP-sn was synthesized and used to construct the gene
transformation vector pAHC25::AcAMP-sn, in which AcAMP-sn gene was driven by maize ubiquitin promoter and should be
highly expressed in monocot plants. The vector pAHC25::AcAMP-sn DNA was introduced into Yangmai 18 via particle bom-
bardment. AcAMP-sn transgenic wheat plants were subjected to PCR, semi-RT-PCR, Q-RT-PCR analyses, and disease response
assessments. PCR analyses revealed that the introduced gene AcAMP-sn could be stably inherited in five transgenic wheat lines
from T0 to T4 generations. Semi-RT-PCR and Q-RT-PCR analyses showed that the AcAMP-sn gene was highly expressed in
transgenic wheat lines compared with untransformed Yangmai 18. Based on disease response assessments for T4 generations, the
significantly enhanced-resistance to take-all accompanied with decreased fungal abundance, in the five independent AcAMP-sn
transgenic lines. Over-expression of AcAMP-sn gene in transgenic wheat plants confers increased resistance to wheat take-all.
Keywords: Antimicrobial peptide from onion; Transgenic wheat; Wheat take-all; Resistance
小麦全蚀病(take-all)又称“黑脚病”和“立枯病”,
是由真菌禾顶囊壳小麦变种 (Gaeumannomyces
graminis var. tritici, Ggt)引起的一种世界性小麦土
传病害[1]。Ggt 以菌丝体形式侵染小麦根部和茎基
部, 致使病株的大部分根部和茎基部变黑, 传导组
织被堵塞 , 分蘖数大大减少 , 成穗率降低 , 千粒重
明显下降、植株枯死 , 抽穗后田间出现早枯白穗 ,
导致减产达 40%~60%[1-2], 给小麦生产造成极大威
胁。选育和推广抗病小麦品种是控制全蚀病最经
济、有效和安全的措施。目前, 生产上大面积推广
品种、高代品系对全蚀病的抗性普遍较差, 全蚀病
的常规抗病育种进展缓慢。因此, 发掘、利用重要
第 1期 杨 坤等: 转 AcAMP-sn基因抗全蚀病小麦新种质的创制与鉴定 23


的抗病相关基因, 开展抗全蚀病的小麦基因工程育
种非常重要。
抗菌肽(antimicrobial peptides, AMPs)是一类带
有正电荷、具广谱抗菌性的小分子多肽的总称, 广
泛存在于细菌、病毒、植物及动物体内[3]。目前, 大
部分植物抗菌肽是从植物种子中分离的, 可以保护
植物组织和种子不受病原菌的侵害[4], 如硫堇蛋白、
植物防卫素、非特异性脂质转运蛋白等能够在体外
有效地抑制细菌和真菌病原物的生长[5]。将抗菌肽
基因导入农作物, 提高农作物的抗病能力 [4,6-10], 是
培育作物抗病新品种的策略之一。洋葱抗菌肽
Ace-AMP1是从洋葱(Allium cepa L.)种子中分离的一
种富含半胱氨酸的非特异性脂质转运蛋白, 能够显
著 抑 制 灰 霉 菌 (Botrytis cinerea) 、 假 单 胞 菌
(Pseudomonas syringae)、链格孢菌(Alternaria bras-
sicola)等12种植物病原真菌的生长[11]。Bi等[9]研究发
现, 将Ace-AMP1基因导入天竺葵, 可提高转基因植
株对灰霉菌的抗性。Li等[10]将Ace-AMP1基因导入月
季, 增强了转基因月季植株对Sphaerotheca pannosa
菌的抗性。Patkar等[4]获得了转Ace-AMP1基因水稻,
并对4个转基因株系的T1和T2代植株进行水稻稻瘟
病、纹枯病及白叶枯病的抗性鉴定 , 表明转
Ace-AMP1基因植株能显著减轻这3种水稻病菌的侵
染。Roy-Barman等[7]将Ace-AMP1基因通过基因枪法
导入春小麦Bobwhite的幼胚中, 鉴定出3个转基因小
麦株系 , 对T2代小麦的离体叶段接种白粉病菌
(Blumeria graminis f. sp. tritici)的结果表明 , 转
Ace-AMP1基因小麦的白粉菌感染率为45%~75%,
而未转基因的Bobwhite的白粉菌感染率为100%, 说
明Ace-AMP1表达可增强转基因小麦对白粉病防御
能力。该洋葱抗菌肽是否可以提高转基因小麦对全
蚀病的防御功能, 尚未见研究报道。
本课题组为揭示洋葱抗菌肽在抗全蚀病小麦
基因工程育种上的应用潜力, 按照小麦偏爱密码子
人工合成洋葱抗菌肽基因AcAMP-sn, 其核苷酸序
列与洋葱抗菌肽Ace-AMP1编码序列的一致性为
88.2%, 氨基酸序列一致性为100%。将人工合成的
洋葱抗菌肽基因AcAMP-sn构建到单子叶植物高效
表达载体上, 通过基因枪介导法转化到小麦品种扬
麦18中, 并对转基因小麦T0至T4代植株进行分子检
测、表达分析及全蚀病抗性鉴定 , 以明确转
AcAMP-sn基因小麦在抗全蚀病小麦基因工程育种
上的应用潜力。
1 材料与方法
1.1 材料
以小麦品种扬麦18作为转基因受体材料, 由江
苏里下河农业科学研究所程顺和课题组提供。小麦
全蚀病病原菌Ggt引自西北农林科技大学。单子叶高
效表达载体质粒pAHC25由本实验室保存。
1.2 AcAMP-sn基因转化载体的构建
根据1995年Cammue等 [11]发表的序列和小麦偏
爱的密码子 , 由北京奥科生物技术公司合成基因
AcAMP-sn, 并在该基因的5′端和3′端分别添加Sma I
和Sac I限制内切酶的酶切位点 , 连接到pMD18-T
vector (TaKaRa)上构建中间载体pMD18-AcAMP-sn,
并克隆到大肠杆菌细胞中。
用限制内切酶Sma I和Sac I (TaKaRa)酶切中间
载体质粒pMD18-AcAMP-sn, 回收399 bp目的片段,
同时用Sma I和Sac I双酶切单子叶高效组成型表达
载体pAHC25, 回收切除GUS基因的pAHC25载体骨
架, 并利用T4连接酶将回收的AcAMP-sn基因片段与
pAHC25载体片段以3∶1摩尔比连接 , 构成表达载
体pAHC25::AcAMP-sn (图1), 转化到E. coli菌株
Top10感受态细胞中, 通过菌落PCR筛选阳性克隆并
测 序 , 以 确 定 成 功 构 建 的 转 基 因 表 达 载 体
pAHC25::AcAMP-sn。该载体中目标基因AcAMP-sn
的表达受玉米Ubiqutin启动子控制, Bar基因的表达
由另一个 Ubiqutin启动子控制 , 可为后续利用
Bialaphos筛选转化再生植株提供抗性筛选标记。
1.3 转基因小麦的创制
利用徐惠君等[12]报道的基因枪介导法, 以人工
合成的 AcAMP-sn 基因转化扬麦18幼胚愈伤组织
1600块, 通过筛选、分化、再生、移栽成苗等步骤, 获
得转 pAHC25::AcAMP-sn基因小麦扬麦18的 T0代植
株。从外源 AcAMP-sn基因 PCR呈阳性的转基因小
麦 T0代植株上收获 T1代种子, 单株播种 T1代转基因
植株, 并进行转基因的分子检测和抗病性鉴定; 依
此类推。
1.4 小麦 DNA 提取和外源 AcAMP-sn 基因的
PCR检测
采用改良酚–氯仿抽提法 [13], 从转基因小麦及
未转基因扬麦18植株0.1 g幼苗叶片中提取基因组
DNA, 作为 PCR检测的模板。根据转基因载体
pAHC25::AcAMP-sn的序列 , 设计转基因检测的特
异引物UBI-1910U (5′-GCTCTGCCTTCATACGCTA-3′,
位于Ubiquitin启动子序列上 )和AcAMP-sn-2348L
24 作 物 学 报 第 40卷


(5′-CAGAATGGACGAACAAAGG-3′, 位于AcAMP-sn
基因读码框上), 以转AcAMP-sn基因小麦DNA为模
板, 对T0~T4代转基因植株进行外源目标基因的PCR
检测和遗传分析。扩增条件为94℃预变性5 min;
94℃ 30 s, 56℃ 30 s, 72℃ 30 s, 35个循环; 72℃延
伸10 min。扩增产物(438 bp)经含2.0% EB的琼脂糖
凝胶电泳分析。
1.5 AcAMP-sn基因的转录水平分析
用RNAiso Plus试剂盒(TaKaRa)提取转AcAMP-
sn基因小麦T4代植株根部总RNA, 按RNA PCR Kit
(AMV) Ver.3.0 (TaKaRa)说明书合成第一链cDNA。
利用ABI PRISMR 7300实时荧光定量RT-PCR仪
(ABI, 美国 ), 以第一链 cDNA为模板 , 小麦 18S
rRNA基因特异引物 (F: 5′-GTGACGGGTGACGGA
GAATT-3′; R: 5′-GACACTAATGCGCCCGGTAT-3′)
为内参照, 调整试材cDNA, 使其浓度一致, 然后用
AcAMP-sn基因的特异引物(F: 5′-CTACGGACTCGG
AAGGGC-3′; R: 5′-CCACCAGAATGGACGAACA
A-3′)进行半定量 RT-PCR分析和实时荧光定量
RT-PCR (Q-RT-PCR)。扩增条件为94℃预变性5 min;
94℃ 30 s, 58℃ 30 s, 72℃ 30 s, 共32个循环; 最后
72℃延伸5 min, 3次独立重复。Q-RT-PCR分析按照
SYBR Premix Ex Taq反应系统(TaKaRa), 反应体系
为25 μL, 反应条件为94℃预变性2 min; 然后94℃
变性15 s, 60℃退火31 s, 41个循环。对每个反应进行
3次独立重复实验。用2−ΔΔCT方法[14]计算转基因小麦
根部AcAMP-sn基因的相对表达量(以受体扬麦18为
对照)。
1.6 小麦全蚀病抗性鉴定
参照菌饼法对转基因株系及受体接种小麦全蚀
病菌[15], 将接种全蚀病菌的小麦幼苗植于河沙与营
养土质量比为1∶2的基质中, 于接种后21 d调查单
株的总根长和黑(病)根长。根据Bithell等[16]报道的方
法, 将全蚀病严重度划分为0~4级, 其黑根面积占总
根面积的百分率分别为 0、 0~10%、10%~30%、
30%~60% 和 60%~100%, 全 蚀 病 病 情 指 数 TAI
(Take-all index) = (10 × N1 + 30 × N2 + 60 × N3 + 100 ×
N4) / (N1 + N2 + N3 + N4)。式中, N1~N4为各病级的病
株数。采用SPSS19软件进行方差分析。
以小麦18S rRNA作为内标基因 , 利用Ggt 18S
rRNA基因(GenBank登录号为FJ771002)特异性引物
(F: 5′-CGAACTCGGTCGTTTAGAGG-3′; R: 5′-GGT
ATGTTCACAGGGGTTGG-3′)[17], 对转基因植株与
受体扬18根中Ggt转录情况(全蚀病菌的相对含量)进
行半定量RT-PCR及Q-RT-PCR分析。半定量RT-PCR
扩增条件为94℃预变性5 min; 94℃ 30 s, 58℃ 30 s,
72℃ 30 s, 共32个循环; 最后72℃延伸5 min。Q-
RT-PCR分析按照SYBR Premix Ex Taq反应系统
(TaKaRa), 反应体系为25 μL, 反应条件为94℃预变
性2 min; 然后94℃变性15 s, 60℃退火31 s, 41个循
环。对每个反应进行3次独立重复实验。以受体扬麦
18为对照, 用2−ΔΔCT方法[14]计算转基因小麦根中Ggt
的相对含量。
2 结果与分析
2.1 AcAMP-sn 基因植物表达载体的构建及转基
因小麦的获得
用限制内切酶 Sma I和 Sac I分别酶切载体
pAHC25质粒DNA和中间载体 pMD18-AcAMP-sn,
并回收目的片段, 用T4 DNA连接酶连接回收的载体
片段(约7818 bp)和AcAMP-sn基因片段(399 bp),构建
单子叶表达载体pAHC25::AcAMP-sn (8217 bp), 其
中AcAMP-sn基因表达受玉米Ubiquitin启动子控制。
由图1和测序分析结果可知 , 构建的重组表达载体
pAHC25::AcAMP-sn是正确的 , 可用于创制转基因
小麦新材料。
通过基因枪将pAHC25::AcAMP-sn轰击小麦推
广品种扬麦18的1600个幼胚愈伤组织, 经筛选、分化,
获得89株再生植株, 利用转基因特异性引物进行PCR
分析, 检测出阳性植株10株, 转化率为0.62%。
2.2 转 AcAMP-sn基因小麦的 PCR检测
利用特异性引物对转AcAMP-sn基因小麦T0~T4
代植株的PCR检测表明, 该引物可以从转AcAMP-sn
基因载体质粒和转AcAMP-sn基因小麦阳性植株中
扩增出438 bp的目的片段。在5个株系(A3、A4、A8、
A9和A13)的每代材料中均可以检测到转入的
AcAMP-sn基因(图2-a和2-b), 说明转入的AcAMP-sn
基因在这些转基因小麦株系中能稳定遗传; 在测试
的5个抗全蚀病的T4代转基因株系117个植株中均能
检测到外源AcAMP-sn基因 , 表明在这5个转基因小
麦株系中转入的AcAMP-sn基因已趋于纯合。
2.3 转基因植株中 AcAMP-sn基因的转录水平
半定量 RT-PCR 分析抗病的转基因小麦与未转
基因小麦扬麦18根中 AcAMP-sn 基因的转录水平表
明, 这5个稳定遗传的转基因抗病株系(A3、A4、A8、
A9和 A13)根中 AcAMP-sn基因的转录水平明显高于
受体扬麦18 (图3-a)。进一步利用 Q-RT-PCR分析上
第 1期 杨 坤等: 转 AcAMP-sn基因抗全蚀病小麦新种质的创制与鉴定 25


述5个转基因抗病株系中 AcAMP-sn基因的相对表达
量表明, 转基因植株根中 AcAMP-sn 基因的相对表
达量明显高于未转基因小麦, 但各转基因株系间的
表达量有所差异, AcAMP-sn 基因在转基因株系 A4
中的表达量最高、在 A9中的表达量最低, 与半定量
RT-PCR分析结果基本一致。
2.4 转基因小麦的全蚀病鉴定
对转 AcAMP-sn 基因 T4代植株的全蚀病抗性
鉴定表明 , 接种小麦全蚀病菌21 d 后未转基因扬
麦18出现典型的全蚀病病症 (图4), 病根百分比为
5 9 . 6 3 % , 全蚀病病情指数为 7 2 . 7 3 ; 而 5个转
AcAMP-sn 基因小麦株系 A3、A4、A9、A13和 A8

图 1 pAHC25::AcAMP-sn表达载体的构建
Fig. 1 Structure of plant expression vector pAHC25::AcAMP-sn

图 2 转 AcAMP-sn基因小麦 T3 (a)及 T4 (b)代植株的 PCR检测结果
Fig. 2 PCR analyses on T3 (a) and T4 (b) plants of AcAMP-sn transgenic wheat
M: 100 bp DNA ladder; P: 转基因载体质粒 pAHC25::AcAMP-sn; CK: H2O; WT: 未转基因扬麦 18;
1~15: 转 AcAMP-sn基因 T3代植株; A3、A4、A8、A9、A13: 转 AcAMP-sn基因 T4代植株。
M: 100 bp DNA ladder; P: AcAMP-sn transformed vector plasmid pAHC25::AcAMP-sn as positive control; CK: H2O;
WT: untransformed Yangmai 18; 1–15: AcAMP-sn transgenic T3 plants; A3, A4, A8, A9, and A13: AcAMP-sn transgenic T4 plants.
26 作 物 学 报 第 40卷


的病根百分比为 10.46%~19.61%, 全蚀病病情指数
分别为 18.75、14.29、27.78、28.00 和 28.75, 均极
显著(P<0.01)低于受体扬麦 18 (表 1)。进一步利用半
定量 RT-PCR与 Q-RT-PCR分析接种 Ggt 21 d的上
述转 AcAMP-sn 基因小麦根中全蚀病菌的相对含量,
结果表明这些抗病植株中全蚀菌的生物量显著低于
未转基因受体, 且 AcAMP-sn 基因表达最强的株系
(A4)根中全蚀病菌含量最低(图 5-a 和 5-b)。以上结
果说明 AcAMP-sn 过表达显著增强了转基因小麦对
全蚀病的抗性。

图 3 转 AcAMP-sn基因小麦中根部 AcAMP-sn基因表达的半定
量 RT-PCR (a)和 Q-RT-PCR (b)分析
Fig. 3 Semi-RT-PCR (a) and Q-RT-PCR (b) analysis on
AcAMP-sn transcripts in transgenic and wild-type wheat plants
WT: 未转基因的扬麦 18; A3~A13: 转 AcAMP-sn基因株系。
** 转基因株系与 WT有极显著差异(P<0.01)。
WT: wild-type Yangmai 18; A3–A13: AcAMP-sn transgenic lines.
** Significantly different between AcAMP-sn transgenic line and
WT at P<0.01.


图 4 接种小麦全蚀病菌 21 d后转 AcAMP-sn基因小麦 T4代植
株与受体扬麦 18植株的全蚀病表型
Fig. 4 Phenotypes of take-all in AcAMP-sn transgenic wheat
lines and untransformed Yangmai 18 at 21 days after Ggt
inoculation
WT: 未转基因的扬麦 18; A3、A4、A13: 转 AcAMP-sn基因株系。
WT: untransformed Yangmai 18; A3, A4, and A13: AcAMP-sn
transgenic lines.
表 1 转 AcAMP-sn基因小麦及受体扬麦 18的全蚀病鉴定结果
Table 1 Take-all resistance in AcAMP-sn transgenic and
control wheat lines
株系
Transgenic line
病根百分比
Disease severity (%)
病情指数
Disease index
A3 10.46** 18.75**
A4 12.04** 14.29**
A8 19.61** 28.75**
A9 15.86** 27.78**
A13 13.94** 28.00**
WT 59.63 72.73
WT: 未转化扬麦18 (受体)。**转基因株系与 WT有显著差异
(P<0.01)。
WT: untransformed Yangmai 18 (recipient). ** Significantly
different between AcAMP-sn transgenic wheat line and WT at
P < 0.01.

图 5 接种全蚀病菌 21 d后转 AcAMP-sn基因与受体小麦扬麦 18
中该病菌相对丰度的半定量 RT-PCR (a)和 Q-RT-PCR (b)分析
Fig. 5 Relative abundance of Ggt in AcAMP-sn transgenic
wheat lines relative to that in untransformed Yangmai 18 via
semi RT-PCR (a) and Q-RT-PCR (b) at 21 d after inoculation
WT为未转基因的扬麦 18; 其他为转 AcAMP-sn基因株系。
** 转基因株系与 WT有极显著差异(P<0.01)。
WT is the untransformed Yangmai 18, and other lines are
AcAMP-sn transgenic lines. ** Significantly different between
AcAMP-sn transgenic line and WT at P<0.01.
3 讨论
Ace-AMP1是从洋葱种子中分离的抗菌肽 , 其
成熟蛋白与植物非特异性脂质转移蛋白(nsLTP)同源,
76%的氨基酸残基在植物已知的nsLTP中保守[11]。研
究表明, 植物nsLTP参与植物对细菌、真菌及病毒的
防御反应[22]。在拟南芥中, nsLTP参与系统获得抗性
相关的长距离信号传导过程[23]。Ace-AMP1基因可能
参与系统获得抗性(system acquired resistance, SAR),
第 1期 杨 坤等: 转 AcAMP-sn基因抗全蚀病小麦新种质的创制与鉴定 27


Ace-AMP1过表达使转基因植株体内的SA积累量增
加、SAR相关基因上调表达[4,7,9-10]。与从萝卜和玉米
种子中分离的nsLTP不同, Ace-AMP1无法将脂质体
中的磷脂分子转移到线粒体中, 其抗菌机制尚无定
论[11]。Roy-Barman等[7]通过基因枪法将Ace-AMP1基
因导入春小麦Bobwhite中 , 通过对T1和T2代转基因
小麦的分子鉴定, 获得3个转基因小麦株系, 虽然转
入的Ace-AMP1基因在一定程度上可以提高转基因
小麦对白粉病菌的抗性, 但小麦品种Bobwhite的农
艺性状较差, 且Ace-AMP1赋予的白粉病抗性程度和
广谱性均未达到直接利用的程度。该抗性鉴定结果
与我们转Ace-AMP1扬麦16对白粉病抗性分析结果
(未发表)一致。
小麦全蚀病是小麦重要病害。目前, 可供直接
利用的抗性小麦种质匮乏[18-19], 增加了抗病小麦常
规育种的难度。利用基因工程的方法, 将抗病基因
导入小麦, 为小麦全蚀病抗源的创制和抗性品系(种)
的培育提供了新的解决途径。为了解Ace-AMP1在抗
全蚀病小麦基因工程育种上的应用潜力, 本研究按
照小麦偏爱密码子人工合成洋葱抗菌肽基因
AcAMP-sn, 其核苷酸序列与洋葱抗菌肽编码序列
Ace-AMP1的一致性为88.2%, 编码氨基酸序列一致
性为 100%; 并利用转基因的方法将抗菌肽基因
AcAMP-sn导入农艺性状优良的小麦推广品种扬麦
18中, 通过对T0~T4代转基因小麦逐代、逐株中外源
转基因进行PCR\RT-PCR检测 , 选育出AcAMP-sn基
因稳定遗传、表达的转AcAMP-sn基因小麦株系5个;
接种全蚀病菌对这5个株系进行的苗期全蚀病抗性
鉴定表明 , 与未转基因扬麦 18相比 , 这 5个转
AcAMP-sn基因小麦株系(新种质)的全蚀病抗性显著
提高 , 且AcAMP-sn基因表达能够抑制病原菌Ggt生
长 , 证明Ace-AMP1在抗全蚀病小麦基因工程育种
上具有一定的应用潜力。然而, 由于实验条件所限,
尚未对这5个转AcAMP-sn基因小麦株系在全蚀病圃
进行成熟抗性鉴定, 今后有条件可以进一步开展成
熟抗性鉴定。
4 结论
通过人工合成基因、基因枪介导法转化小麦
扬麦 18、对转基因小麦逐代逐株分子检测以及抗
病性鉴定 , 创制、选育出 AcAMP-sn 基因能够稳定
遗传、表达、全蚀病抗性提高的转基因小麦新种
质 5 份。
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