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Transformation of Wheat Thaumatin-Like Protein Gene and Diseases Resistance Analysis of the Transgenic Plants

小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析


目前已克隆出许多类甜蛋白基因并成功转化马铃薯、水稻和小麦等植物,均可引起植株抗病性的提高。在以往的研究中我们从小麦中克隆了一个类甜蛋白基因(Ta-Tlp),该基因在高抗白粉病的小麦6VS/6AL易位系中能够高水平表达,推测它与白粉病抗性密切相关。为进一步研究该基因的功能,本研究构建了包含在ubi强启动子控制下的Ta-Tlp基因的表达载体pAHC-TlP,用基因枪将其导入小麦品种扬麦158的幼胚愈伤组织,在含除草剂的选择培养基上经两轮筛选和分化,获得再生抗性植株。对T0、T1和T2代植株进行PCR、Southern杂交与RT-PCR分析,结果表明Ta-Tlp基因已整合进受体基因组并且能够表达。对T0代及其衍生的T1代(来自6个T0代阳性株系的183个单株)和T2代(来自6个T0代阳性株系的241个单株)转化植株进行白粉病抗性鉴定,Ta-Tlp基因超量表达的转基因植株,能延缓白粉病发病进程,其白粉病抗性有一定提高。对T2代阳性转化植株进行赤霉病抗性鉴定表明,其抗性与受体对照相比无显著差异。

The thaumatin-like protein in plants, an important member of pathogenesis-related proteins (PRs), involves in plant resistant reaction to many fungi. A series of thaumatin-like protein genes have been isolated and transformed to potato(Solanum tuberosum L.), rice (Oryza sativa L.), and wheat (Triticum aestivum L.) resulting in resistance improvement to plant diseases. We have cloned a thaumantin-like protein gene, Ta-Tlp, from wheat in our earlier studies. The Ta-Tlp gene expresses in high level in wheat 6VS/6AL translocation line with high resistance to powdery mildew (Erysiphe graminis f.sp. tritici Em. Marchal.), implying its close relation to the resistance of the disease. To further understand the gene’s function, we constructed Ta-Tlp into a expression vector driven by the strong ubi promoter in the present study. The constructed vector pAHC-TlP was transformed into immature embryo-derived calli of a common wheat cultivar Yangmai 158 through particle bombardment. After two rounds of herbicide bialaphos selection and regeneration, herbicide-resistance plants were obtained. The Ta-Tlp was confirmed having been integrated into the wheat genome and expressed in T1 and T2 generations by PCR, Southern blot, and RT-PCR. The transgenic plants of T0, T1, and T2 generations were inoculated by E. graminis f.sp. tritici and F. graminearum for resistance identification. All plants of T0, T1, (183 individuals derived from 6 positive T0 lines), and T2 (241 individuals derived from 6 positive T0 lines) generations appeared some resistance to wheat powdery mildew by delaying disease development, but no distinct resistance to scab (F. graminearum).


全 文 :作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(3): 349−354 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

基金项目: 国家高技术研究发展计划(863 计划)项目(2004AAA222140, 2006AA10A104);江苏省自然科学基金项目(BK2007163);教育部长江
学者和创新团队发展计划项目(10418)
作者简介: 邢莉萍(1981–), 女, 江苏人, 在读博士, 专业方向:植物基因工程。E-mail: liping99@hotmail.com
* 通讯作者(Corresponding author): 陈佩度。E-mail:pdchen@njau.edu.cn
Received(收稿日期): 2007-07-24; Accepted(接受日期): 2007-09-27.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.00349
小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析
邢莉萍 王华忠 蒋正宁 倪金龙 曹爱忠 于 玲 陈佩度*
(南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室, 江苏南京 210095)
摘 要: 目前已克隆出许多类甜蛋白基因并成功转化马铃薯、水稻和小麦等植物, 均可引起植株抗病性的提高。在
以往的研究中我们从小麦中克隆了一个类甜蛋白基因(Ta-Tlp), 该基因在高抗白粉病的小麦 6VS/6AL易位系中能够高
水平表达, 推测它与白粉病抗性密切相关。为进一步研究该基因的功能, 本研究构建了包含在ubi强启动子控制下的
Ta-Tlp基因的表达载体pAHC-TlP, 用基因枪将其导入小麦品种扬麦 158 的幼胚愈伤组织, 在含除草剂的选择培养基
上经两轮筛选和分化, 获得再生抗性植株。对T0、T1和T2代植株进行PCR、Southern杂交与RT-PCR分析, 结果表明
Ta-Tlp基因已整合进受体基因组并且能够表达。对T0代及其衍生的T1代(来自 6个T0代阳性株系的 183个单株)和T2代
(来自 6个T0代阳性株系的 241个单株)转化植株进行白粉病抗性鉴定, Ta-Tlp基因超量表达的转基因植株, 能延缓白粉
病发病进程, 其白粉病抗性有一定提高。对T2代阳性转化植株进行赤霉病抗性鉴定表明, 其抗性与受体对照相比无显
著差异。
关键词: 小麦类甜蛋白基因; 基因枪; 遗传转化; 白粉病; 抗性鉴定
Transformation of Wheat Thaumatin-Like Protein Gene and Diseases
Resistance Analysis of the Transgenic Plants
XING Li-Ping, WANG Hua-Zhong, JIANG Zheng-Ning, NI Jin-Long, CAO Ai-Zhong, YU Ling, and
CHEN Pei-Du*
(National Key Laboratory of Crop Genetics and Germplasm Enhancement, Nanjing Agricultural University, Nanjing 210095, Jiangsu, China)
Abstract: The thaumatin-like protein in plants, an important member of pathogenesis-related proteins (PRs), involves in plant
resistant reaction to many fungi. A series of thaumatin-like protein genes have been isolated and transformed to potato (Solanum
tuberosum L.), rice (Oryza sativa L.), and wheat (Triticum aestivum L.) resulting in resistance improvement to plant diseases. We
have cloned a thaumantin-like protein gene, Ta-Tlp, from wheat in our earlier studies. The Ta-Tlp gene expresses in high level in
wheat 6VS/6AL translocation line with high resistance to powdery mildew (Erysiphe graminis f. sp. tritici Em. Marchal.), imply-
ing its close relation to the resistance of the disease. To further understand the gene’s function, we constructed Ta-Tlp into a ex-
pression vector driven by the strong ubi promoter in the present study. The constructed vector pAHC-TlP was transformed into
immature embryo-derived calli of a common wheat cultivar Yangmai 158 through particle bombardment. After two rounds of
herbicide bialaphos selection and regeneration, herbicide-resistance plants were obtained. The Ta-Tlp was confirmed having been
integrated into the wheat genome and expressed in T1 and T2 generations by PCR, Southern blot, and RT-PCR. The transgenic
plants of T0, T1, and T2 generations were inoculated by E. graminis f. sp. tritici and F. graminearum for resistance identification.
All plants of T0, T1, (183 individuals derived from 6 positive T0 lines), and T2 (241 individuals derived from 6 positive T0 lines)
generations appeared some resistance to wheat powdery mildew by delaying disease development, but no distinct resistance to
scab (F. graminearum).
Keywords: Wheat thaumatin-like protein gene (Ta-Tlp); Particle bombardment; Genetic transformation; Powdery mildew;
Resistance identification
350 作 物 学 报 第 34卷

常规的植物抗病育种通过有性杂交等方法转移
和聚合抗病基因, 往往由于周期长、抗源有限、容
易带入其他不良性状基因而影响其成效。随着植物
基因工程技术的迅速发展, 以抗病基因和各类抗病
相关基因的克隆和转化为核心的分子育种途径已受
到愈来愈广泛的关注。
类甜蛋白(thaumatin-like protein)基因是植物在
受到病原微生物侵害时体内诱导产生的病程相关蛋
白(PRs)基因家族的重要成员之一, 参与多种真菌抗
性反应过程。金红等[1]将从非洲甜菊中分离出的类
甜蛋白基因导入马铃薯, 提高了马铃薯对晚疫病的
抗性; Datta等[2]在水稻中超量表达水稻的类甜蛋白
基因, 转基因植株表现出抗水稻纹枯病的特性。而
Pritsch等[3]研究发现, PR5类蛋白与苏麦 3号的赤霉
病抗性也显著相关; Chen等 [4]将水稻的类甜蛋白基
因导入小麦, 获得的转基因植株对小麦赤霉病也具
有一定的抗性。Ta-Tlp基因是本实验室克隆的一个小
麦类甜蛋白基因, 在白粉菌诱导的高抗白粉病小麦
易位系(6VS/6AL)中表现高水平表达, 推测Ta-Tlp基
因与小麦抗白粉病抗性有密切关系[5]。为进一步了
解小麦类甜蛋白基因的功能及其超量表达的转基因
植株对白粉病、赤霉病的抗性, 本试验构建了包含
Ta-Tlp基因的的植物表达载体 , 利用基因枪法将其
导入小麦 , 获得了转Ta-Tlp的T0代阳性植株及其T1
和T2代植株, 并对其进行了分子遗传学检测和白粉
病、赤霉病抗性鉴定。
1 材料与方法
1.1 植物材料和转化受体培养
采用综合农艺性状优良的感白粉病小麦品种扬
麦 158作为受体。选取开花后 12~16 d的未成熟种子
用于幼胚愈伤组织的诱导。种子消毒及转化受体培
养依照蒋正宁等[6]的方法进行。
1.2 载体构建
以单子叶植物高效表达载体 pAHC25 作为基本
载体, 用 Sma I和 Sac I双酶切将目的基因序列替换
载体上原来的 GUS 序列, 构建成表达载体 pAHC-
Tlp (图 1)。该载体的植物选择标记基因采用除草剂
抗性基因 bar。
1.3 小麦 Ta-Tlp基因转化植株的获得
选取预培养 7~10 d的幼胚愈伤组织作为转化受
体, 轰击前 6 h至轰击后 16 h对其进行高渗处理, 依
照王华忠等[7]的方法进行基因枪轰击。随后将愈伤
组织转移到无选择压的MSD2培养基上恢复 1周, 并

图 1 pAHC-Tlp质粒载体图谱
Fig. 1 Map of plasmids pAHC-Tlp

使选择标记基因充分表达。恢复培养后再转移到筛
选培养基进行除草剂抗性愈伤组织的筛选, 每两周
继代一次, 4~6周后, 将仍然存活的抗性愈伤组织转
入分化培养基, 于 26℃、光照 10 h d−1、光强 40 μmol
m−2 s−1的条件下培养 , 使抗性愈伤诱导分化绿芽 ,
待芽苗长至 3~4 cm时, 转入生根壮苗培养基继续培
养。待苗高 6~8 cm时, 开管炼苗 2~3 d, 清水洗净苗
根系上的培养基移栽至瓦盆, 温室生长成株。
1.4 转基因植株的检测
1.4.1 PCR检测 首先用bar基因引物对T0代转化
植株基因组DNA进行PCR扩增检测, 再将T0-1至T0-6 6
株T0代阳性植株的种子按株系播种到大田, 苗期从T1
代植株叶片中提取基因组DNA, 进行bar基因和目标
基因的PCR检测, 进而对这 6 个株系的部分T2代植株
进行bar基因和目标基因的PCR检测。
用SDS-钠盐法[8]小量提取转化植株及对照扬麦
158 的基因组DNA, 分别使用表 1 所列的根据bar基
因、ubi启动子和目标基因序列设计的引物进行PCR
扩增检测。反应程序为 94℃预变性 3 min; 94℃变性
30 s, 退火 45 s (复性温度见表 1), 72℃延伸 1 min, 32
个循环; 72℃再延伸 10 min; 10℃保存。扩增产物通
过 0.8%琼脂糖凝胶电泳分离, 电泳结果利用凝胶成
像系统进行拍照和分析。
1.4.2 Southern blot检测 为了检测Ta-Tlp基因
整合到小麦基因组中的拷贝数, 选取T0代PCR检测
呈阳性的 6个不同单株(编号为T0-1至T0-6), 进行基因
组DNA Southern blot分析。由于小麦基因组中含有
内源类甜蛋白基因, 而bar基因和Ta-Tlp基因共同存
在于同一表达载体上 , 所以采用bar基因片段作为
Southern杂交探针。按Sambrook等[9]的方法进行分子
杂交 , 仍采用 S D S -钠盐法提取基因组 D N A ,
第 3期 邢莉萍等: 小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析 351


表 1 转化植株 PCR分析的引物
Table 1 Primers used for PCR analysis of transformed plants
扩增基因
Gene
引物
Primer (5′–3′)
复性温度
Annealing temperature (℃)
扩增片段长度
Size of amplified product (bp)
Ta-Tlp F: CCACGCGTCCGATGGCGACCTC; R: GATTCGTGGTGCGACGTGAAC 58 672

bar F: CGAGACAAGCACGGTCAACTTC; R: AAACCCACGTCATGCCAGTTC 60 402

ubi F: CCACATCATCACAACCAAGC; R: ACCCAGATCTCCCCCAAATC 55 612

酶切后碱法转移至尼龙膜上用于杂交 , 探针为
[α-32P]-dCTP标记特异引物扩增的bar基因片段。
1.4.3 RT-PCR检测 T0代T0-2和T0-3株系的T1代
植株 , 取其中经PCR检测呈阳性的两个单株 , 对其
Ta-Tlp基因的表达情况进行RT-PCR分析。以经白粉
菌诱导 0、12和 24 h的叶片cDNA为模板, 受体扬麦
158为对照, 用引物TlpF和TlpR扩增Ta-Tlp基因。采
用Trizol法提取叶片总RNA, 反转录合成第一链
cDNA作为模板, 先检测看家基因tubulin在各模板中
的 相 对 量 (tubulin 引 物 F: 5′-CTCATCA
CAGGCAAGGAAGAT-3′; R: 5′-TTAAGGTAAGTG
TAGGTTGGG-3′; 退火温度 55℃), 并根据电泳结果
调整所加模板量, 再进行RT-PCR表达分析。RT-PCR
反应程序为 94℃预变性 3 min; 94℃变性 30 s, 相应
退火温度复性 45 s, 72℃延伸 1 min, 26个循环; 72℃
再延伸 10 min; 10℃保存。
1.5 转基因植株的 BASTA抗性分析
小麦植株长至 4~5 片叶时, 在新叶近端部涂抹
浓度为 120 mg L−1的BASTA水溶液, 10 d后观察抗性
差异并拍照记录。BASTA水溶液由中国农业科学院
作物科学研究所徐惠君研究员惠赠。
1.6 转基因植株的白粉病和赤霉病抗性鉴定
1.6.1 白粉病抗性鉴定 采用离体叶段法鉴定T0
代转化植株的白粉病抗性, 参照何文兰等[10]的方法,
略加改进。接种白粉菌后 5~7 d对发病情况进行观察
并拍照, 按盛宝钦[11]的苗期反应型分级标准鉴定苗
期病级。
分子检测呈阳性的T1代植株(来自T0-1至T0-6 6 个
株系共 183个单株)、T2代植株(来自T0-1至T0-6 6个株
系共 241个单株)和对照扬麦 158被种植于南京农业
大学江浦试验站温室大棚中, 灌浆期人工接种白粉
病混合菌种, 接种后 7 d开始调查并记录发病情况,
之后每 7 d重复调查一次, 共调查 3次, 每次每个株
系统计 20个单株。成株期病情分级参照盛宝钦[12]修
改的CIMMYT的叶部病害 9 级分级标准。病情指数
(%) = [Σ(病情级数×该级病株数)×100]/(病情最高
级数×总株数)。
1.6.2 赤霉病抗性鉴定 T2代植株苗期经PCR检
测, 筛选呈阳性的植株, 包括来自T0-1至T0-6 6个株系
共 241个单株, 随机分成两组, 分别在江浦大棚、大
田两种条件下种植, 采用单花滴注法[13]进行人工接
种, 用 10 μL微量移液器将菌液注入麦穗中下部刚
开过花的小穗的第 1 朵小花内, 接种后 20 d统计病
小穗率。每株接种 3个麦穗, 每个株系统计 30个单
株, 计算每株系平均病小穗率。
2 结果与分析
2.1 转基因植株的获得
采用基因枪法转化扬麦 158 幼胚愈伤组织两批
共 1 500 块, 轰击后的愈伤组织经恢复培养后转到
含 3 mg L−1 Bialaphos的筛选培养基上进行抗性愈伤
组织的筛选, 获得抗性愈伤组织 521 块, 抗性愈伤
获得率为 35.0%。将获得的抗性愈伤组织转入筛选
分化培养基上进行分化培养, 共获得分化芽苗 142
株, 分化率为 27.2%。对分化芽苗进行生根壮苗培养,
获得 89 株抗Bialaphos再生植株, 再生率为 62.6%。
待苗高 6~8 cm时开管炼苗 2 d, 再移栽至温室盆钵
生长, 移栽存活 72株(图 2-A~图 2-D)。
2.2 转基因植株的分子检测
2.2.1 再生植株的PCR检测 在T0代植株中, 有
27 个单株扩增出一条和预期长度一致的 402 bp bar
基因片段, 而受体扬麦 158 中未出现PCR扩增片段
(图 3-A)。为避免小麦内源类甜蛋白基因的干扰, 以
ubi启动子左引物ubiF和目的基因Ta-Tlp右引物TlpR
搭配, 在上述 27 个单株中也能扩增出与质粒阳性对
照相同大小的DNA片段(1 282 bp), 而受体扬麦 158
中无扩增带(图 3-B)。3 次重复试验结果一致,说明目
标基因与bar基因均已整合到小麦基因组当中, 初步
确定这 27株T0代植株为PCR阳性转化植株。
2.2.2 Southern 杂交检测 图 4 显示, 质粒对照
和 PCR 阳性转化植株均有杂交信号, 而受体对照扬
352 作 物 学 报 第 34卷



图 2 转基因植株的获得
Fig. 2 Transgenic plants obtained
A: 幼胚形成的愈伤组织; B: 分化的愈伤组织;
C: 再生转化植株; D: 移栽的再生苗。
A: callus from immature embryos; B: differential culture of the
callus; C: regenerated transgenic plants; D: transplanted plants.
麦 158 中没有杂交信号, 推测 Ta-Tlp 基因已经整合
到小麦基因组中, 而且在 6 个阳性株系中的整合位
点不一, 平均拷贝数为 2~3个。
2.2.3 T1代和T2代转化植株的PCR检测 对 6 个
T0代株系的T1代转化植株检测表明, 这 6 个株系中
PCR阳性与阴性植株的比例不符合 3∶1的孟德尔分
离比例; 对这 6 个株系的部分T2代植株进行bar基因
和目标基因的PCR检测, 发现T2代植株中整合的外
源基因仍在发生分离, 且阳性与阴性植株的比例也
不符合 1∶1的孟德尔分离比例, 说明整合在基因组
中的Ta-Tlp基因能够遗传到后代 , 但由于整合的外
源基因拷贝数不止一个造成后代分离比不符合单基
因的孟德尔方式。
2.2.4 RT-PCR 分析 对照(受体扬麦 158)的内源
Ta-Tlp基因受白粉菌诱导后表达, 诱导 24 h的表达
量比诱导 12 h高。转基因植株中 Ta-Tlp基因均组成
型超量表达, 未经白粉菌诱导和白粉菌诱导 24 h后
转基因阳性植株中 Ta-Tlp转录水平都明显高于未转
基因的对照植株(图 5)。


图 3 部分T0代转化植株的bar基因(A)、ubi-Tlp DNA片段(B)的PCR检测
Fig. 3 PCR for bar gene (A) and sequence of ubi-Tlp (B) in partial T0 transgenic plants
图 3-A中, 1: 扬麦 158; 2: 质粒对照; 3: 水对照; 4~20: 部分T0代转基因植株T0-1至T0-17; M: 分子量标准ψ174。
图 3-B中, M: 分子量标准ψ174; 1: 扬 158; 2: 质粒对照; 3~15: 部分T0代转基因植株T0-1至T0-13; 16: 水对照。
In Fig. 3-A, 1: Yangmai 158; 2: plasmid control; 3: blankness (H2O); 4–20: T0 transgenic plants; M: marker ψ174.
In Fig. 3-B, M: marker ψ174; 1: Yangmai 158; 2: plasmid control; 3–15: T0 transgenic plants; 16: blankness (H2O).



图 4 转基因T0代植株的Southern杂交
Fig. 4 Southern blot of T0 transgenic plants
1: 扬麦 158; 2~7: T0代转基因单株, 编号分别为T0-1至T0-6;
8: 质粒对照。
1: Yangmai 158; 2–7: T0 transgenic individuals coded as T0-1 to T0-6
sequentially; 8: plasmid control.

图 5 T1代转基因植株内Ta-Tlp的RT-PCR分析
Fig. 5 RT-PCR analysis of Ta-Tlp in T1 transgenic plants

2.3 T2代转基因植株的BASTA抗性分析
图 6 显示, 转基因植株叶片上涂抹BASTA的部
位没有枯黄, 而对照叶片上涂抹BASTA的部位明显
枯黄, 这与分子检测的结果相一致, 说明bar基因已
经整合到小麦基因组中并稳定地遗传到了T2代。
2.4 转基因小麦的白粉病抗性鉴定
T0代转基因幼苗离体叶片白粉病抗性鉴定结果
如图 7, 接种后 7 d, 非转基因对照植株充分发病, 表
第 3期 邢莉萍等: 小麦类甜蛋白基因的转化及转基因植株的抗病性分析 353



图 6 T2代转基因植株的BASTA抗性分析
Fig. 6 BASTA resistance of T2 transgenic plants
1: 扬麦 158; 2~5: T2代转基因单株, 分别来自T0代的T0-1
至T0-4株系。
1: Yangmai 158; 2–5: T2 transgenic plants derived from T0
transgenic lines T0-1 to T0-4.

现为 4 型高感。而转基因植株虽均表现感病, 但病
斑较少, 表现为 3型中感(图 7)。
从表 2可见, 6个不同株系的T1和T2代植株成株
期表现中感白粉病, 发病时间较受体对照延缓,而受
体扬麦 158 成株期充分发病后表现高感白粉病。
表明 Ta-Tlp 基因的导入在一定程度上提高了扬麦
158 对小麦白粉病的抗性, 主要表现在延缓发病时
间, 减轻病害严重程度。




图 7 T0代转基因幼苗离体叶片白粉病抗性鉴定
Fig. 7 Powdery mildew resistance of T0 transgenic plants us-
ing leaf segment in vitro
1:扬麦 158高感对照; 2:南农 9918高抗对照; 3~8:T0-1
至T0-6转基因苗离体叶片。
1: Yangmai 158 high susceptible control; 2: Nannong 9918
high resistant control;
3–8: in vitro leaf segments of T0 transgenic plants derived
from T0-1 to T0-6 lines.

表 2 T1代和T2代转基因植株白粉病病情指数
Table 2 Disease indice of powdery mildew in T1 and T2 generations(%)
T1代 T1 generation

T2代 T2 generation
株系号
Code of transgenic
lines
接种后 7 d
7 days after
inoculation
接种后 14 d
14 days after
inoculation
接种后 21 d
21 days after
inoculation
接种后 7 d
7 days after
inoculation
接种后 14 d
14 days after
inoculation
接种后 21 d
21 days after
inoculation
扬麦 158
Yangmai 158(CK)
87.5±1.2 93.2±0.8 100.0±0.0 89.6±2.4 97.4±0.5 100.0±0.0
T0-1 72.6±2.3 80.2±1.5 81.2±1.8 71.4±3.5 76.3±2.3 80.5±1.9
T0-2 77.1±2.2 81.5±4.3 83.4±0.9 74.2±3.7 78.9±1.4 82.8±3.4
T0-3 78.3±0.5 80.6±2.3 83.8±0.5 75.6±1.1 76.6±2.0 80.3±1.1
T0-4 74.9±1.7 79.9±2.2 81.5±1.2 75.8±4.6 79.4±1.5 81.5±0.9
T0-5 75.5±3.6 82.1±1.8 84.2±1.4 77.9±1.7 80.7±2.8 83.6±2.3
T0-6 75.3±5.5 80.5±0.7 82.6±2.1 74.0±1.3 76.5±1.1 82.1±1.9
表中数据为平均数±标准误。Data in the table are mean %±SE.

2.5 转基因植株的赤霉病抗性鉴定
从表 3 可见, 不同转基因株系的平均病小穗率
与受体对照扬麦 158差异不显著, Ta-tlp基因的导入
对小麦植株对赤霉病的抗性提高效果不明显。
3 讨论
TLP是第 5类病程相关蛋白, 已从大麦[14]、水稻
[15-16]、番茄 [17]和马铃薯 [18]等多种植物中提取出来,
并证明它们通过改变真菌细胞膜的渗透性而产生抑
制真菌作用。本研究将类甜蛋白基因导入小麦, 使
小麦在未受病原侵染情况下仍有较高水平的病程蛋
白表达 , Ta-Tlp基因的超量表达能够在一定水平上
提高转化植株白粉病抗性, 证明类甜蛋白基因是参
与小麦白粉病抗病途径的一个重要基因。但Ta-TLP
的超量表达对赤霉病的抗性作用并不明显, 这一方
面可能与赤霉病的抗性由多基因控制有关, 另一方
面也可能与本试验所用的转化受体扬麦 158 本身对
赤霉病中抗, 其自身的赤霉病抗性基因发挥了主导
作用有关。
由于获得的转基因植株均为多拷贝且整合的位
点不明 , 其后代并不符合单显性的孟德尔式分离 ,
分离方式复杂。我们将对转基因后代植株进行不断
的套袋自交, 预期能从高代分离出纯合稳定的转基
因植株, 以便对该基因作进一步的研究。
354 作 物 学 报 第 34卷

表 3 T2代转基因植株的赤霉病的平均病小穗率
Table 3 Average rate of scab diseased grains of the T2 trans-
genic plants
株系号
Code of transgenic
lines
江浦大田
Field at
Jiangpu
江浦大棚
Green-house
at Jiangpu
两种条件平均
Mean of two
conditions
T0-1 5.4±0.1 5.5±0.3 5.5±0.3
T0-2 5.3±0.4 5.3±0.3 5.3±0.3
T0-3 5.3±0.5 5.1±0.5 5.2±0.5
T0-4 5.3±0.2 4.9±0.6 5.1±0.3
T0-5 5.4±0.1 5.6±0.2 5.5±0.2
T0-6 4.8±0.1 5.2±0.5 5.0±0.3
扬麦 158
Yangmai 158
5.4±0.7 5.8±0.6 5.6±0.6
苏麦 3号
Sumai 3
2.3±0.1 4.7±0.5 3.5±0.3
绵阳 85-45
Mianyang 85-45
10.0±2.5 17.0±3.2 13.5±2.9
扬麦 158 为受体对照; 苏麦 3 号为抗病对照; 绵阳 85-45 为感
病对照。表中数据为平均数±标准误。
Yangmai 158 is the acceptor control; Sumai 3 and Mianyang
85-45 are the disease resistant and susceptible control, respectively.
Data in the table are mean %±SE.

4 结论
成功地将类甜蛋白基因导入小麦并获得超量表达
的T0、T1和T2代转基因植株。Ta-Tlp基因的导入在一定
程度上提高了受体品种扬麦 158对小麦白粉病的抗性,
主要表现在延缓了发病的进程, 为进一步对该基因及
其类似的防卫反应基因的研究奠定了基础。

致谢:感谢中国农业科学院徐惠君研究员、叶兴国博
士和杜丽璞对本研究实验技术的悉心帮助和指导。
References
[1] Jin H(金红), Yue D-X(岳东霞), Zhou L-Y(周良炎), Muthuk-
rishnan S. Studies on enhancement of transgenic potato’s re-
sistance to late-blight by inducing the expression of thau-
matin-like protein gene. Acta Agric Boreali-Sin (华北农学报),
2001, 16(1): 67–72(in Chinese with English abstract)
[2] Datta K, Velazhahan R, Oliva N,Ona I, Mew T, Khush G S,
Muthukrishnan S, Datta S K. Over-expression of the cloned
rice thaumatin-like protein (PR-5) gene in transgenic rice
plants enhances environmental friendly resistance to Rhizoc-
tonia solani causing sheath blight disease. Theor Appl Genet,
1999, 98: 1138–1145
[3] Pritsch C, Muchlbauer G J, Bushnell W R, Somers D A, Vance
C P. Fungal development and induction of defense response
gene during early infection of wheat spikes by Fusarium
graminearum. Mol Plant Microbe Interact, 2000, 13: 159–169
[4] Chen W P, Chen P D, Liu D J, Kynast R, Friebe B, Velazha-
han R, Muthukrishnan S, Gill B S. Development of wheat
scab symptoms is delayed in transgenic wheat plants that
constitutively express a rice thaumatin-like protein gene.
Theor Appl Genet, 1999, 99: 755–760
[5] Yu L, Niu J S, Ma Z Q, Chen P D, Liu D J.Cloning, mapping
and protein expression of wheat thaumatin protein gene
(TaTLP1). Acta Genet Sin, 2003, 30(1): 49–55
[6] Jiang Z-N(蒋正宁), Xing L-P(邢莉萍), Wang H-Z(王华忠),
Yu L(于玲), Ni J-L(倪金龙), Chen P-D(陈佩度). Study on
transferring wheat pathogenesis-related proteins 1 (TaPR-1)
gene into wheat via micro-projectile bombardment. J
Triticeae Crops (麦类作物学报), 2006, 26(3): 51–57(in Chi-
nese with English abstract)
[7] Wang H-Z(王华忠), Xing L-P(邢莉萍), Chen P-D(陈佩度).
Transformation of powdery mildew resistance-related genes
of wheat. Hereditas(遗传), 2007, 29(2): 243–249 (in Chinese
with English abstract)
[8] Dellaporta S L, Wood J, Hicks J B. A rapid method for DNA ex-
traction from plant tissue. Plant Mol Biol Rep, 1983, 1: 19−21
[9] Sambrook J, Fritsch E F, Maniatis T. Molecular cloning: a
laboratory manual.Cold Spring Harber, NY: Cold Spring
Harbor Laboratory Press, 1989
[10] He W-L(何文兰), Song Y-L(宋玉立), Zhang Z-S(张忠山).
Method for testing wheat resistance to powdery mildew
(Blumeria graminis (DC) Speer) using wheat de-
tached-leaf-segment. Acta Agron Sin (作物学报), 1998, 24(6):
916–918 (in Chinese with English abstract)
[11] Sheng B-Q(盛宝钦). Method for recording wheat seedling re-
sistance to powdery mildew [Blumeria graminis (DC) Speer]
using infection types. Plant Protection (植物保护), 1988, (1):
49(in Chinese)
[12] Sheng B-Q(盛宝钦). Methods Used in the Evaluation of Pest
Resistant Potentialities in Food Crop Germplasm Resources
(粮食作物种质资源抗病虫鉴定方法). Beijing: Agriculture
Press, 1991. pp 13–15(in Chinese)
[13] Wang Y-Z(王裕中), Yang X-L(杨新宁), Xiao C-P(肖庆璞).
The improvement of identification technique of SCAB (Gib-
berella zeae Petch) resistance of wheat and the development
of resistant sources. Sci Agric Sin (中国农业科学), 1982,
15(5): 67–77(in Chinese with English abstract)
[14] Reiss E, Horstmann C. Drechslera teres-infected barley
(Hordeum vulgare L.) leaves accumulated eight isoforms of
thaumatin-like proteins. Physiol Mol Plant Pathol, 2001, 58:
183–191
[15] Reimmann C, Dudler R. cDNA cloning and sequence analysis
of a pathogen-induced thaumatin-like protein from rice
(Oryza sativa). Plant Physiol, 1993, 101: 1113–1118
[16] Kalpana K, Maruthasalam S, Rajesh T, Poovannan K, Kumar
K K, Kokiladevi E, Raja J A J, Sudhakar D, Velazhahan R,
Samiyappan R, Balasubramania P. Engineering sheath blight
resistance in elite indica rice cultivars using genes encoding
defense proteins. Plant Sci, 2006, 170: 203–215
[17] Stintzi A, Heitz T, Kauffmann S, Legrand M, Fritig B. Iden-
tification of a basic pathogenesis-related, thaumatin-like pro-
tein of virus-infected tobacco as osmotin. Physiol Mol Plant
Pathol, 1991, 38: 137–146
[18] Pierpoint W S, Jackson P J, Evans R M. The presence of a
thaumatin-like protein, a chitinase and a glucanase among the
pathogenesis-related proteins of potato (Solanum tuberosum).
Physiol Mol Plant Pathol, 1990, 36: 325–333