全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(7): 1144−1150 http://www.chinacrops.org/zwxb/
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重大科技专项(2008ZX08002-001, 2009ZX08002-006B)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 张增艳, E-mail: zhangzy@mail.caas.net.cn, Tel: 010-82108781
Received(收稿日期): 2011-01-21; Accepted(接受日期): 2011-03-27.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.01144
抗纹枯病、赤霉病的转 TaPIEP1基因小麦的分子鉴定与选育
刘 欣 1 蔡士宾 2 张伯桥 3 周淼平 2 路 妍 1 吴继中 2 杜丽璞 1
李斯深 4 臧淑江 3 张增艳 1,*
1 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 / 农业部作物遗传育种重点开放实验室 , 北京
100081; 2江苏省农业科学院, 江苏南京 210014; 3江苏里下河地区农业科学研究所, 江苏扬州 225007; 4山东农业大学农学院, 山东泰
安 271018
摘 要: 小麦纹枯病(主要病原为禾谷丝核菌)和赤霉病(主要病原为禾谷镰刀菌)已成为我国小麦生产的重要病害。
TaPIEP1是从小麦中分离到的 1个病原诱导的基因, 其编码蛋白是可与 GCC-box顺式元件结合、转录激活型的 ERF
转录因子。本研究以 8个转 TaPIEP1基因小麦株系的 T4和 T5代植株为试材, 进行了外源转 TaPIEP1基因的 PCR检
测、Southern杂交、RT-PCR与 Q-RT-PCR的分析以及纹枯病菌、赤霉病菌接种与抗性鉴定。结果表明, 外源 TaPIEP1
基因在转基因小麦中能够稳定遗传, 以单拷贝或双拷贝整合到 7个转基因小麦株系基因组的不同位点; 外源 TaPIEP1
基因在转基因小麦中能超量表达; 与受体扬麦 12 相比, TaPIEP1 表达水平高的 8 个转基因小麦株系对纹枯病抗性显
著提高, 4个株系中一些材料对赤霉病抗性显著提高, 3个株系中一些材料兼抗纹枯病和赤霉病, 说明 TaPIEP1正向参
与了小麦对纹枯病和赤霉病抗性反应, 利用该基因通过基因工程可创制抗纹枯病、赤霉病的小麦新种质。
关键词: 小麦; ERF转录因子; 转基因; 纹枯病; 赤霉病; 抗性
Molecular Detection and Identification of TaPIEP1 Transgenic Wheat
with Enhanced-resistance to Sharp Eyespot and Fusarium Head Blight
LIU Xin1, CAI Shi-Bin2, ZHANG Bo-Qiao3, ZHOU Miao-Ping2, LU Yan1, WU Ji-Zhong2, DU Li-Pu1, LI
Si-Shen4, ZANG Shu-Jiang3, and ZHANG Zeng-Yan1,*
1 Institute of Grop Sciences / National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Key Laboratory of Crop Genetic and Breed-
ing of Ministry of Agriculture, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 2 Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nan-
jing 210014, China; 3 Jiangsu Lixiahe Agricultural Institute, Yangzhou 225007, China; 4Agronomy College, Shandong Agricultural University, Tai’an
271018, China
Abstract: Wheat sharp eyespot, mainly caused by Rhizoctonia cerealis, and Fusarium head blight (FHB), primarily caused by
Fusarium graminearum, are important diseases of wheat (Triticum aestivum L.) in China. We have isolated a pathogen-induced
ERF gene from wheat, TaPIEP1, which encodes the ERF transcription factor TaPIEP1. TaPIEP1 localizes to the nucleus, binds to
the GCC-box cis-element and possesses the transcriptional-activation activity. To study the roles of TaPIEP1 in wheat defense
responses to the major pathogens of sharp eyespot and FHB, we characterized the TaPIEP1 transgenic wheat plants in T4 and T5
generations by PCR, Southern blot, RT-PCR, and Q-RT-PCR analyses. We also evaluated the disease resistance in these TaPIEP1
transgenic plants through inoculating R. cerealis and F. graminearum. The PCR and Southern blotting results showed that the
alien TaPIEP1 was inherited stably in transgenic wheat plants, and was independently integrated with a single copy or two copies
into seven transgenic wheat lines, suggesting that these transgenic wheat lines derived from seven transformants. The RT-PCR and
Q-RT-PCR analysis results indicated that the alien gene TaPIEP1 was over-expressed in eight transgenic wheat lines. Compared
with untransformed wheat host Yangmai 12, the eight transgenic wheat lines over-expressing TaPIEP1 showed signifi-
cantly-enhanced resistance to R. cerealis infection. Out of them, some plants of three transgenic wheat lines displayed im-
proved-resistance to both R. cerealis and F. graminearum infections. These results suggest that TaPIEP1 gene is involved in de-
fense responses to attack with R. cerealis and F. graminearum, and TaPIEP1 is useful for improving wheat resistance to both dis-
第 7期 刘 欣等: 抗纹枯病、赤霉病的转 TaPIEP1基因小麦的分子鉴定与选育 1145


eases.
Keywords: Wheat; ERF transcription factor; Transgene; Sharp Eyespot; Fusarium head blight; Resistance
随着耕作制度、肥水条件和气候条件等因素的
改变, 病害已成为制约我国小麦高产、稳产的重要
因素之一。主要由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)
引起的小麦纹枯病已成为我国长江流域麦区、黄淮
麦区的主要病害之一, 一般造成减产 10%~30%, 严
重地块减产超过 50%[1]。据全国农业技术推广总站
报道, 2005—2009 年, 我国每年遭受纹枯病为害的
麦田面积约 670~800 万公顷, 经济损失在数十亿元
以上[1]。主要由禾谷镰刀菌(Fusarium graminearum
Schw.)引起的小麦赤霉病 , 是小麦世界性病害 , 也
是我国淮河以南及长江中下游麦区发生最严重的病害
之一, 在大流行年份, 产量损失达 10%~40%。不仅如
此 , 禾谷镰刀病菌的代谢产物含有毒素 , 人畜食
用后还会中毒 , 严重降低了小麦的商品价值 , 病
粒失去种用和工业价值 [2]。由此可见, 小麦纹枯病、
赤霉病威胁着我国小麦重要种植地区的小麦生产。
因此, 选育和推广抗纹枯病、赤霉病的小麦品种是
防治小麦上述病害流行的最经济、安全和有效的途
径。然而, 由于易于利用的抗纹枯病、赤霉病的小
麦种质匮乏, 小麦赤霉病、纹枯病的抗性遗传方式
复杂[3-4], 常规育种进展缓慢。近年来, 一些抗病有
效基因的分离和基因工程的发展, 为小麦抗性分子
育种开辟了一条新途径。
ERF 转录因子是植物特有的、具有单个 ERF/
AP2 DNA结合域的调控蛋白。Nakano等[5]发现拟南
芥体内有 122个 ERF基因, 水稻体内有 139个 ERF
基因。其中一些 ERF 转录因子参与植物抗病反应,
如拟南芥 ERF1、AtERF14、ORA59 等激活型 ERF
转录因子, 能通过 ERF/AP2结合靶标基因启动子中
GCC-box 顺式作用元件, 调节一些靶标防卫基因的
表达, 进而表现出对坏死营养型真菌、土传病原菌
的抗性[6-8]。超量表达 ERF1的拟南芥转基因植株对
Botrytis cinerea、Plectosphaerella cucumerina等坏死
营养型真菌和 Fusarium oxysporum等土传病原菌的
抗性得到提高[6]。2010年 , 我们克隆出受根腐病菌
(Bipolaris sorokiniana)诱导的小麦 ERF 转录因子基
因 TaPIEP1, 证实其为可与 GCC-box 顺式元件结合
的激活型 ERF转录因子[9], 为明确小麦 ERF转录因
子基因 TaPIEP1 的生物学功能, 把 TaPIEP1 构建到
单子叶高效组成性表达载体上, 利用基因枪介导法
转化到小麦推广品种扬麦 12中, 通过分子检测和接
种鉴定选育出对根腐病菌(B. sorokiniana)抗性提高
的 TaPIEP1过表达转基因小麦[9]。
本文进一步分析转 TaPIEP1 基因小麦中外源
TaPIEP1基因在 T4至 T5代中的遗传情况以及整合的
拷贝数、表达水平及其对纹枯病抗性与赤霉病抗性,
评估了转 TaPIEP1 基因小麦的抗纹枯病与赤霉病的
能力及其应用前景。
1 材料与方法
1.1 转基因植株获得及其 DNA提取
转基因小麦的受体为小麦品种扬麦 12, 由江苏
里下河农业科学研究所程顺和课题组提供。转
TaPIEP1 基因小麦由本研究组创制与保存。从外源
TaPIEP1 基因 PCR 呈阳性的转 TaPIEP1 基因小麦
T3植株上收获 T4代种子, 并单株播种抗纹枯病的 T4
代转基因植株(共 8 个株系 231 株); 从 T4代阳性株系
单株收获T5代种子, 单株播种抗纹枯病的T5代转基因
植株(共 8个株系 165株)。采用改良的 CTAB法[10], 从
T4至 T5代植株幼苗的叶片中提取基因组 DNA。
1.2 外源 TaPIEP1基因的 PCR检测
对 T4和 T5代转基因植株进行外源 TaPIEP1 基
因的 PCR 检测和遗传分析。根据转基因载体
pUTaPIEP1 的序列[9], 设计转基因检测的特异引物
TaPE1-2782U (5′-TGTGATGGAGCTTGAGGACC-3′,
位于 TaPIEP1 基因读码框 3′端上)和 TaPE1-3078L
(5′-TGTATAATTGCGGGACTCTAAT-3′, 位于 TNOS
终止序列上), 以转 TaPIEP1 基因小麦 DNA 为模板
进行 PCR扩增检测, 扩增条件为 94℃预变性 3 min,
94℃ 30 s, 56.8℃ 45 s, 72℃ 30 s, 35个循环; 72℃延
伸 5 min, 可以从转 TaPIEP1 基因载体质粒
(pUTaPIEP1)和转 TaPIEP1 基因小麦阳性植株中扩
增出 297 bp。扩增产物经含 EB的 2.0%琼脂糖凝胶
电泳分析。
1.3 外源 TaPIEP1基因的 Southern杂交
用限制性内切酶EcoR I消化 25 μg基因组DNA,
0.8%琼脂糖凝胶电泳分离后, 将其转移到尼龙膜上,
用 α-32P-dCTP 标记的转 TaPIEP1 基因 PCR 扩增片
段为探针进行杂交, 参照文献[10]的预杂交、杂交和
洗膜方法, 采用 65℃高严谨条件。
1.4 外源 TaPIEP1基因的转录水平
用 Trizol 试剂(道普公司)提取叶片总 RNA, 按
1146 作 物 学 报 第 37卷

照 RNA kit ver.3.0 cDNA合成试剂盒(TaKaRa)说明
书合成第 1链 cDNA。在 ABI PRISMR7000实时荧
光定量 PCR 仪(美国 ABI 公司)上, 以第 1 链 cDNA
为模板 , 18SrRNA 基因特异引物 (18S-QR: 5′-G
ACACTAATGCGCCCGGTAT-3′; 18S-QF: 5′-GTGA
CGGGTGACGGAGAATT-3′)为内参照, 用 TaPIEP1
基因的特异引物 (RT-F: 5′-CACATGCCGACGAAT
CTAC-3′; RT-R: 5′-AACGGAAACCCTACACCC-3′)
进行实时荧光定量 RT-PCR (Q-RT-PCR)分析。反应
体系 25 µL, 按照 SYBR Premix Ex Taq (TaKaRa)。
反应条件为 94℃预变性 3 min; 94℃变性 15 s, 60℃
退火 31 s, 45个循环。每个反应均有 3次独立的重复
验证。
1.5 小麦纹枯病抗性鉴定
分别在江苏省农业科学院粮食作物研究所(江
苏南京 1)和生物技术研究所(江苏南京 2), 以及江苏
里下河地区农业科学研究所(江苏扬州)、山东农业
大学(山东泰安)的网室多点鉴定纹枯病抗性。在南
京 1点对 8个转基因小麦株系的 T4和 T5代材料, 在
南京 2、扬州和泰安点对 7 个转基因小麦株系 T4和
T5代材料进行抗病鉴定, 每个株系每代至少调查 60
株, 每株至少鉴定 3个茎秆的病级。江苏省三点小
麦接种 R. cerealis江苏省强致病小种 R0301 (江苏省
农业科学院植物保护研究所陈怀谷研究员提供), 山
东泰安点用当地的强致病小种接种。采用蔡士宾
等 [4]的菌牙签接种法, 在小麦分蘖盛期用消毒镊子
夹取长满菌丝的牙签段 , 轻轻地嵌入麦苗叶鞘内 ,
每个叶鞘嵌入一个有菌牙签段即可。南京 1、南京
2和泰安点于 5月中下旬(小麦蜡熟期)、扬州点于 6
月初(收获期)进行抗病调查。病级成株期的反应型
分为 0~5 级 , 参照蔡士宾等 [4]的方法计算病情指
数。
1.6 小麦赤霉病抗性鉴定
在江苏省农业科学院生物技术研究所的网室内
鉴定赤霉病抗性。鉴定了 7个转基因小麦株系 T4和
T5代材料, 每代每个株系至少调查 30株。采用单花
滴注方法, 病菌为侵染力较强的禾谷镰刀菌 F15 菌
株(亦由陈怀谷研究员提供), 病菌分生孢子悬浮液
浓度为 5 000个 mL−1, 选取刚开花的麦穗, 于中部
小花滴加 10 μL孢子悬浮液, 人工套袋保湿 3 d, 于
接种后 21 d, 调查病小穗率。病小穗率= (发病小穗
数/总小穗数)×100%。以苏麦 3号作为抗病对照, 安
农 8455为感病对照[11]。
2 结果与分析
2.1 转基因小麦的 PCR检测
利用特异于 TaPIEP1基因和 TNOS的一对引物,
PCR分子检测 8个转 TaPIEP1基因小麦株系T4代(包
含 231个成活)植株中外源转 TaPIEP1基因。结果表
明 , 未转基因的受体小麦扬麦 12 中无外源转
TaPIEP1 基因的扩增, 只有转 TaPIEP1 基因载体质
粒和转 TaPIEP1 基因小麦阳性植株中可以扩增出外
源转 TaPIEP1 基因片段 (297 bp) , 其中 6 个转
TaPIEP1 基因株系(T18、T22、T25、T28、T38 和
T42)的 190株中均能检测到转 TaPIEP1基因(图 1-A),
转 TaPIEP1 基因阳性检出率是 100%, 说明这 6 个
T4 代株系中外源转 TaPIEP1 基因已经纯合, 然而
T23和 T43株系中转 TaPIEP1基因检出率是 93.75%,
其外源转基因趋于纯合。收获上述 8 个转 TaPIEP1
基因小麦株系 T4代 PCR阳性单株的种子(T5代)并播
种, 对 T5代 165 株外源转基因进行 PCR 跟踪检测,
均检测到外源转 TaPIEP1基因(图 1-B), 转 TaPIEP1
基因检出率为 100%, 说明转入的 TaPIEP1基因在转
基因小麦中能够稳定遗传, 这 8 个 T5代株系中转入
TaPIEP1 基因已经纯合。由于 TaPIEP1 基因源于小
麦, 并且使用引物对的上游引物位于 TaPIEP1 基因
ORF 区, 所以进行 PCR 检测时除可扩增出 297 bp
的外源转 TaPIEP1基因片段, 还能扩增出约 400 bp
的小麦 TaPIEP1基因内源片段(图 1)。
2.2 转基因小麦的 Southern杂交分析
以转 TaPIEP1基因载体质粒的 PCR扩增特异片
段作为探针, 对限制性内切酶 EcoR I消化的 7个转
TaPIEP1 小麦株系 T5 代植株的基因组 DNA 进行
Southern杂交分析。结果如图 2所示, 外源 TaPIEP1
基因以单拷贝的形式整合到转 TaPIEP1基因小麦株
系 T25、T38 和 T43 基因组的不同位置, 说明这 3
个转 TaPIEP1 基因小麦株系源自不同的转化子, 外
源 TaPIEP1基因以 2 个 拷 贝 的 形 式 整 合 到 转
TaPIEP1基因小麦株系 T18、T22、T28和 T42基因
组的不同位置, 说明这 4 个转 TaPIEP1 基因小麦株
系源自不同的转化子。另外, 由于探针与小麦基因
组中内源 TaPIEP1 序列有一定同源性, 因此所有的
小麦基因组 DNA均产生 1条共有杂交带。
2.3 转基因植株中 TaPIEP1的转录水平
以半定量 RT-PCR技术分析转 TaPIEP1基因小
麦 T4 代植株中 TaPIEP1 的转录水平, 结果表明转
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图 1 转 TaPIEP1基因小麦 T4(A)和 T5(B)代植株的 PCR检测
Fig. 1 PCR analyses on TaPIEP1 transgene in T4 (A), and T5 (B) transgenic wheat plants
M: 100 bp DNA ladder; P: 转基因载体质粒 pUTaPIEP1; WT: 未转基因扬麦 12; 1~2: 转基因株系 T18; 3~4: 转基因株系 T22; 5~6: 转基
因株系 T25; 7~8: 转基因株系 T23; 9~10: 转基因株系 T28; 11~12: 转基因株系 T38; 13~14: 转基因株系 T42; 15: 转基因株系 T43。
M: 100 bp DNA ladder; P: TaPIEP1 transformed vector plasmid pUTaPIEP1 as positive control; WT: untransformated Yangmai 12; 1–2:
transgenic plant line T18; 3–4: transgenic plant line T22; 5–6: transgenic plant line T25; 7–8: transgenic plant line T23; 9–10: transgenic plant
line T28; 11–12: transgenic plant line T38; 13–14: transgenic plant line T42; 15: transgenic plant line T43.


图 2 部分 T5代转 TaPIEP1目的基因植株 Southern blot
Fig. 2 Southern blot assay on TaPIEP1 gene in T5 plants
WT: 未转基因的扬麦 12受体; T18: 转基因小麦株系 T18; T22:
转基因株系 T22; T25: 转基因株系 T25; T28: 转基因株系 T28;
T38: 转基因株系 T38; T42: 转基因株系 T42; T43: 转基因株系
T43; M: λDNA/Hind III marker。
WT: wide-type Yangmai 12; T18: transgenic line T18; T22: trans-
genic line T22; T25: transgenic line T25; T28: transgenic line T28;
T38: transgenic line T38; T42: transgenic line T42; T43: transgenic
line T43; M: λDNA/Hind III marker.

TaPIEP1 基因小麦的抗病植株中 TaPIEP1 基因的转
录水平显著高于未转基因的受体小麦扬麦 12 (图
3-A)。进一步利用 real-time Q-RT-PCR定量分析 PCR
检测呈阳性的 T5代抗病单株中 TaPIEP1 的表达量,
T18、T22、T23、T25、T28、T38、T42和 T43株系
的抗病株中 TaPIEP1的转录水平明显高于未转基因
小麦受体扬麦 12, 不同植株的表达量存在差异; 与
野生型扬麦 12相比, T22株系中 TaPIEP1基因表达
量提高幅度最大, 提高约 69倍; 其次为 T28、T43、
T38、T25和 T18, 提高幅度为 55~64倍, T42、T23
株系中 TaPIEP1 基因的表达量提高幅度最小, 约提
高 51倍(图 3-B)。

图 3 转 TaPIEP1基因小麦中 TaPIEP1表达的 RT-PCR(A)和定
量 RT-PCR(B)分析
Fig. 3 RT-PCR(A) and Q-RT-PCR(B) assays on TaPIEP1 tran-
script in transgenic wheat plants
WT: 未转基因的扬麦 12; T18: 转基因株系 T18; T22: 转基因株
系 T22; T23: 转基因株系; T25: 转基因株系 T25; T28: 转基因株
系 T28; T38: 转基因株系 T38; T42: 转基因株系 T42; T43: 转基
因株系 T43。
WT: wide-type Yangmai 12; T18: transgenic line T18; T22: trans-
genic line T22; T23: transgenic line T23; T25: transgenic line T25;
T28: transgenic line T28; T38: transgenic line T38; T42: transgenic
line T42; T43: transgenic line T43.
1148 作 物 学 报 第 37卷

2.3 转基因小麦的纹枯病抗性鉴定
多点接种鉴定结果显示, 与未转基因的小麦受
体扬麦 12相比, 大多数转 TaPIEP1基因小麦阳性植
株对纹枯病抗性有所提高(图 4), 转基因小麦株系的
群体纹枯病病情指数显著降低(表 1), 其中南京 1试
验点鉴定的纹枯病病情指数为 17.42~24.45, 未转基
因的小麦受体扬麦 12 的纹枯病病情指数为 43.64,
其中 T22、T28、T43株系的抗病性提高幅度最大(病
情指数降幅为 25.16%~26.22%), 且大多植株的病级
为 0级或 1级, 其次是 T43、T42、T38、T25、T18,
而 T23 的抗性提高程度最低; 南京 2 试验点鉴定结
果显示 T18、T22、T23、T25、T28、T38和 T42株系
的病情指数为 22.00~29.93, 未转基因的小麦受体扬麦
12的纹枯病病情指数为 36.00, 其中 T22、T42株系的
抗病性提高幅度最大, 且大多植株的病级为 1 级; 扬
州试验点鉴定出 7个转基因株系(T18、T22、T23、T25、
T28、T38 和 T42)纹枯病病情指数为 30.30~36.20, 未
转基因的受体扬麦 12 的纹枯病病情指数为 66.56, 其
中 T22 株系的抗病性提高幅度最大, 病级为 1级的中
选植株最多。泰安试验点鉴定结果表明, 7个转基因小
麦株系(T18、T22、T23、T25、T28、T38和 T42)抗病
性有不同程度提高, 其中 T22 株系的抗病性提高幅度
最大, 病级为 0级和 1级的中选植株最多。

图 4 转 TaPIEP1基因小麦 T5代植株的纹枯病抗性
Fig. 4 Resistance of TaPIEP1 transgenic plants to sharp eye-
spot in T5 generation
T22: 转基因植株; WT: 未转基因扬麦 12。
T22: transgenic line; WT: wide-type Yangmai 12.

表 1 转 TaPIEP1基因小麦株系的纹枯病病情指数
Table 1 Disease index of wheat sharp eyespot in TaPIEP1 transgenic wheat lines
试点 Site 株系
Line 江苏南京 1 Nanjing 1 江苏南京 2 Nanjing 2 江苏扬州 Yangzhou 山东泰安 Tai’an
T18 21.18** 25.15** 33.30** 11.48**
T22 17.42** 22.00** 30.30** 7.60**
T23 31.20** 26.00** 35.10** 16.63**
T25 23.56** 24.70** 36.20** 15.30**
T28 18.48** 23.13** 31.30** 7.63**
T38 21.36** 29.30* 32.10** 8.35**
T42 23.42** 22.70** 32.10** 8.60**
T43 19.21** N N N
扬麦 12 Yangmai 12 43.64 36.00 66.56 36.90
每个株系至少调查 60株。**转基因株系与未转化扬麦 12有极显著(P<0.01)差异。N表示未鉴定。
At least 60 plants were investigated in each line. ** Significant difference between transgenic wheat line and untransformed Yangmai 12
(control) at P < 0.01. N: Data are not available.

2.4 转基因小麦的赤霉病抗性鉴定
对 PCR检测呈阳性的转 TaPIEP1植株进行赤霉
菌接种鉴定, 结果显示, T22、T23、T25、T38和 T42
株系的小穗发病率依次为 9.5%±0.7%、9.5%±2.7%、
25.6%±5.6%、8.7%±1.5%和 8.4%±1.2%, 除 T25 株
系外, 均与未转基因受体扬麦 12的小穗发病率达极
显著差异(P < 0.01)。T22、T23、T38和 T42株系中
一些单株(小穗发病率为 7.09%~9.60%)对赤霉病抗
性提高显著(图 5), 明显低于未转基因对照(小穗发
病率为 17.9%±1.9%)和感病对照 (小穗发病率为
98.0%±1.6%), 与抗病对照苏麦 3号(小穗发病率为
8.9%±0.4%)相近。
3 讨论
ERF 转录因子在植物响应生物逆境和非生物逆
境反应中起着重要调控作用[6-9,12-14]。研究表明, 一
些 ERF 转录因子位于植物防御反应调控网络节点
上[8,14-17], 能调节下游多个防御基因的表达, 进而使寄
第 7期 刘 欣等: 抗纹枯病、赤霉病的转 TaPIEP1基因小麦的分子鉴定与选育 1149



图 5 转 TaPIEP1基因小麦 T5代植株的赤霉病抗性
Fig. 5 Resistance of TaPIEP1 transgenic plants to PHB in T5
generation
T22: 转基因植株; WT: 未转基因扬麦 12。
T22: transgenic line; WT: wide-type Yangmai 12.

主对一些植物病原菌产生抗性[6-9,12-17]。本课题组研究
表明, 小麦 ERF编码基因 TaPIEP1的表达受小麦根腐
病菌、禾谷丝核菌和赤霉菌的诱导, 而且正向参与小
麦对根腐病原菌抗性反应[9]。为了解 TaPIEP1是否还
正向参与小麦对纹枯病和赤霉病抗性反应, 本文对转
TaPIEP1 基因小麦 T4和 T5代植株进行分子检测以及
纹枯病抗性和赤霉病抗性鉴定。结果表明 , 外源
TaPIEP1 基因在转基因小麦中可稳定遗传, 而且能转
录、超量表达; 在 7个转 TaPIEP1基因小麦株系中, 外
源转 TaPIEP1基因以单拷贝、2份拷贝整合到转基因
小麦基因组的不同位点, 说明这 7个转 TaPIEP1基因
小麦株系源自不同的 7个转化子; 一些 TaPIEP1超量
表达的转 TaPIEP1基因小麦植株对纹枯病和赤霉病抗
性都有提高, 表明 TaPIEP1正向参与了小麦对纹枯病
和赤霉病抗性反应。由于纹枯病抗病鉴定困难, 易受
环境、发病条件等因素的影响, 且存在单株鉴定不准
确等问题, 因此我们在江苏和山东 4个试验点进行了
单株接种、单株抗病鉴定和株系病情指数统计综合评
价, 结果发现, 在江苏 3 点 7 个转 TaPIEP1 基因小麦
株系的纹枯病抗性显著提高, 在山东泰安点, 从上述
7个转基因株系中选出一些抗纹枯病的小麦植株, 其
中 T22株系在 4个地点均表现抗纹枯病性提高幅度最
大, 病级为 0 级和 1 级的中选植株最多。转 TaPIEP1
基因小麦 T22、T23、T38和 T42株系的一些植株, 对
小麦赤霉病的抗性得到显著提高, T22、T38和 T42株
系中一些材料兼抗小麦纹枯病和赤霉病。
4 结论
外源 TaPIEP1基因以单拷贝或 2份拷贝整合到
转基因小麦基因组的不同位点, 可在转 TaPIEP1 基
因小麦中稳定遗传, 并能转录、超量表达, TaPIEP1
正向参与了小麦对纹枯病和赤霉病抗性反应, 选育
出抗纹枯病的转 TaPIEP1 基因小麦种质, 抗赤霉病
的转 TaPIEP1 基因小麦种质以及兼抗小麦纹枯病、
赤霉病的转 TaPIEP1基因小麦新种质。
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