小麦条锈病抗性基因YrL693的精细定位与克隆

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基本信息

  • 批准号:
    31571661
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    67.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2019
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2019-12-31

项目摘要

Stripe rust, caused by Puccinia striiformis f. sp. tritici (Pst), is a highly destructive disease of wheat (Triticum aestivum) and seriously influences wheat yield in China. To develop and apply the resistance cultivars is the most economical, effective, and environmentally safe strategy to control the disease. Therefore, to fine locate the stripe rust resistance genes, to clone theses candidate genes for stripe rust resistance, and then to analyze their function would play an important role in understanding the mechanism of stripe rust occurrence and development as well as molecular designing of wheat resistant new cultivars to stripe rust. . A new wheat line named L693, with resistance to stripe rust, powdery mildew, and Fusarium head blight (FHB), was selected and developed by ourselves from the cross MY11 and YU25, and YU25 was derived from the Thinopyrum intermedium by wide cross. Firstly, it has been documented that the resistance for stripe rust was controlled by one dominant gene named YrL693, which has been primarily located on chromosome 1BS using molecular markers. Secondly, we have constructed the F7:8 recombinant inbred lines and the enough large F2:3 segregating population for fine mapping of YrL693. Thirdly, genomic in site hybrid (GISH) did not found that there is foreign chromosome segment in L693. Finally, a total of 112 expressed sequence tags (ESTs) were obtained from a suppression subtractive hybridization (SSH) cDNA library constructed from Pst-infected seedling leaves of L693 and its highly susceptible sister line L661. It is obvious that the previous achievement has paved a good way for further study YrL693. . In this study, one of our purpose is to construct the fine mapping of YrL693 using the available genetic populations, comparative genomic mapping methods, the comprehensive techniques of RNA-sequencing (RNA-Seq), bulked segregant analysis (BSA), the public ESTs, and available part wheat genomic information. The other purpose is to construct the physical mapping by screening bacterium artificial chromosome (BAC) library and to clone YrL693 candidate genes by sequencing of chromosome region in which YrL693 site and PCR technique, and then to test the functions of these candidate genes by qRT-PCR and transgene method. . The project will play a key role in wheat resistance breeding to stripe rust as well as the theoretical research about the resistance mechanism to stripe rust. Firstly, it will be helpful forward to clone YrL693. Secondly, it could identify some new molecular markers for using molecular assistant selection (MAS) to fast transfer and apply YrL693. Finally, it may also be very helpful to elucidate the resistance mechanism to wheat stripe rust.
条锈病是危害我国小麦生产的重要病害,其抗性基因的精细定位与克隆对培育抗条锈病新品种的分子设计育种以及深入理解植物抗病性的分子机理具有重要意义。L693是我们自主培育的兼抗条锈、白粉和赤霉三种小麦主要病害的新品系,前期研究表明,该品系对条锈病的抗性受一对显性基因控制,并利用分子标记将抗性基因定位于小麦的1BS染色体,暂时命名为YrL693。本研究拟采用比较基因组分析和BSA-RNA-Seq结合SNP芯片技术,开发与YrL693紧密连锁的分子标记,构建其饱和遗传图谱;结合已创制的杂交组合“L661/L693”的F7:8重组自交系群体及其F2:3大群体,对YrL693进行精细定位;通过筛选小麦BAC基因组文库和染色体步移,构建YrL693基因区域的BAC物理图谱;对该区域的BAC物理图谱测序分析,预测YrL693的候选基因;通过qRT-PCR和转基因技术对候选基因进行功能验证。

结项摘要

条锈病是危害我国小麦生产的重要病害,其抗性基因的精细定位与克隆对培育抗条锈新品种的分子设计育种以及深入理解植物抗病性的分子机理具有重要意义。L693使我们自主培育的兼抗条锈病、白粉和赤霉的三种小麦主要病害的新品系,前期研究表明,该品系对条锈病的抗性受一对显性基因控制,并利用分子标记将抗性基因定位于小麦的1BS染色体,暂时命名为YrL693。本研究采用比较基因组分析和BSA-RNA-Seq结合SNP芯片技术,开发与YrL693紧密连锁的分子标记,构建其饱和遗传图谱;结合已创制的杂交组合“L661/L693”的F7:8重组自交系群体及其F2:3大群体,对YrL693进行精细定位;通过筛选小麦BAC基因组文库和染色体步移,构建YrL693基因区域的BAC物理图谱;对该区域的BAC物理图谱测序分析,预测YrL693的候选基因;通过核心种质资源法对候选基因进行功能验证。结果显示小麦条锈病抗性基因YrL693位于小麦染色体C-1BL6-0.32bin,比较基因组共线性结果表明YrL693所在小麦染色体区段与水稻10号染色体、二穗短柄草3号染色体和高粱1号染色体具有良好的共线性。在构建YrL693的饱和遗传图谱后,筛选到与YrL693共分离的分子标记5个,并在此基础上建立了高效转移YrL693的分子辅助育种技术体系。通过电子克隆筛选到YrL693的候选基因重金属铜离子结合蛋白WCBP1,生物信息学结构分析表明,WCBP1基因36bp片段的缺失可能赋予L693条锈病抗性,进一步核心种质资源筛查的结果表明WCBP1基因型与核心种质材料条锈病抗性表现一致,即表明WCBP1很有可能就是YrL693基因本身。

项目成果

期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
Wheat WCBP1 encodes a putative copper-binding protein involved in stripe rust resistance and inhibition of leaf senescence.
小麦 WCBP1 编码一种推定的铜结合蛋白,参与抗条锈病和抑制叶片衰老
  • DOI:
    10.1186/s12870-015-0612-4
  • 发表时间:
    2015-10-06
  • 期刊:
    BMC plant biology
  • 影响因子:
    5.3
  • 作者:
    Li X;Liu T;Chen W;Zhong S;Zhang H;Tang Z;Chang Z;Wang L;Zhang M;Li L;Rao H;Ren Z;Luo P
  • 通讯作者:
    Luo P
Identification of three new resources of resistance to Fusarium head blight in wheat
小麦抗赤霉病三种新资源的鉴定
  • DOI:
    10.17221/133/2017-cjgpb
  • 发表时间:
    2019-03
  • 期刊:
    Czech, Journal of Genetics and Plant Breeding
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Qianglan Huang;Syeda Akash Fatima;Shengfu Zhong;Feiquan Tan;Wanquan Chen;Qing Li;Min Zhang;Li Lei;Peigao Luo
  • 通讯作者:
    Peigao Luo
Reevaluation of two quantitative trait loci for type Ⅱ resistance to Fusarium head blight in wheat germplasm PI 672538
小麦种质PI 672538抗赤霉病Ⅰ型两个数量性状位点的再评价
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Phytopathology
  • 影响因子:
    3.2
  • 作者:
    Xin Li;Taiguo Liu;Wanquan Chen;Shengfu Zhong;Huaiyu Zhang;Zongxiang Tang;Zhijiang Chang;Ling Wang;Min Zhang;Liqin Li;Hefei Rao;Zhenglong Ren;Peigao Luo
  • 通讯作者:
    Peigao Luo
Collinearity Analysis and High-Density Genetic Mapping of the Wheat Powdery Mildew Resistance Gene Pm40 in PI 672538.
  • DOI:
    10.1371/journal.pone.0164815
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PloS one
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhong S;Ma L;Fatima SA;Yang J;Chen W;Liu T;Hu Y;Li Q;Guo J;Zhang M;Lei L;Li X;Tang S;Luo P
  • 通讯作者:
    Luo P
Transcripome analysis identifies a 140 kb regions of chromosome 3B containing genes specific to Fusarium head blight resistance in wheat
转录组分析鉴定了 3B 号染色体上 140 kb 的区域,其中含有小麦赤霉病抗性特异基因
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    International Journal of Molecular Sciences
  • 影响因子:
    5.6
  • 作者:
    Xin Li;Shengfu Zhong;Wanquan Chen;Syeda Akash Fatima;Qianglan Huang;Qing Li;Feiquan Tan;Peigai Luo
  • 通讯作者:
    Peigai Luo

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其他文献

小麦条锈病影响种子生活力的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国农学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵勤;罗培高
  • 通讯作者:
    罗培高
The physiological genetic effects of 1BL/1RS translocated chromosome in ‘‘stay green’’ wheat cultivar CN17
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    Canadian Journal of Plant Science
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    罗培高;任正隆;
  • 通讯作者:
桂花生长速度和幼叶光合作用的影响要素研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    安徽农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    倪薇;谭翠英;占爱瑶;罗培高
  • 通讯作者:
    罗培高
中国79个小麦品种(系)抗条锈病评价及基因分子检测
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    中国农业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄亮;刘太国;肖星芷;屈春艳;刘博;高利;罗培高;陈万权
  • 通讯作者:
    陈万权
小麦赤霉病抗性新种质的筛选与鉴定
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    植物保护学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张丽;畅志坚;李雪;张怀渝;任正隆;罗培高
  • 通讯作者:
    罗培高

其他文献

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罗培高的其他基金

小麦赤霉病新抗源L693的抗性遗传机制及其抗性基因的分子标记定位
  • 批准号:
    31271721
  • 批准年份:
    2012
  • 资助金额:
    85.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
小麦新种质YU24、YU25抗条锈新基因高密度遗传图谱的构建及相关EST克隆的分离
  • 批准号:
    30971787
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    31.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目

相似国自然基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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