[發明專利]一種提高植物赤霉病抗性的小麥基因及其應用

有效

• 申請號: 201611148584.2
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN107058348B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 吳磊;丁彬彬;張旭;姜朋;張瑜;馬鴻翔
• 申請（專利權）人: 江蘇省農業科學院
• 主分類號: C12N15/54
• 分類號: C12N15/54;C12N9/10;C12N15/82;A01H5/00;A01H6/20
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 楊文晰;孫忠浩

本發明公開了一種提高植物赤霉病抗性的小麥基因及應用，該小麥抗性TaXAT基因的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，該基因屬于糖基轉移酶家族61；該基因通過轉化擬南芥進行功能驗證，證明所述該基因能夠提高赤霉病抗性，過表達該基因，植株抗赤霉病能力明顯增強。

技術領域

本發明屬于生物基因工程技術領域，特別是一種小麥木聚糖-阿拉伯糖基轉移酶基因TaXAT的克隆與在提高植物赤霉病抗性中的應用。

背景技術

赤霉病(Fusarium Head Blight)是由禾谷鐮刀菌引起的，危害小麥、大麥、燕麥、玉米、水稻、黑麥等禾谷類作物的重要病害之一，嚴重影響我國糧食生產的產量和品質。赤霉病在我國長江中下游和東北地區大面積發生，在大流行年產量減少20-40%。近年來隨著耕作模式改變和氣候變化，赤霉病已經向我國其他的主產區蔓延。此外，病麥粒攜帶的真菌毒素影響種子質量，危害人和動物的健康，成為威脅糧食安全的隱患之一。耕作模式和栽培技術的改變難以解決病害的侵染和蔓延，使用藥劑防治對控制赤霉病大發生和大流行取得了一定的效果，但同時增加了生產成本，化學藥劑的使用也不可避免的導致環境污染。利用赤霉病抗性基因進行品種改良是減輕赤霉病危害的有效途徑。

研究表明，小麥赤霉病的抗性是由少數主效基因加眾多微效基因控制的復雜數量性狀，已從普通小麥或近緣種中定位了超過100與赤霉病相關的抗性位點，這些抗性位點分布在除7D 以外的所有20 條染色體上。通過基因組、轉錄組和蛋白組等分析方法表明赤霉病候選基因分布在小麥應答禾谷鐮刀菌的各個生物學過程中，如次級代謝生物合成、細胞壁防御、降低胞內過氧化物和轉化毒素等。

TaFROG基因(Alexandra et al,2015)位于A基因組第4號染色體上，克隆自抗性種質“CM82036”，編碼一個未知功能的蛋白，與TaSnRK1α互作后能一定程度上減緩赤霉病的發生。

TaABCC3基因(Stephanie et al,2015)在A、B、D基因組第3號染色體上各有一個拷貝，基因全長為4503bp,編碼的蛋白含有一個ABC轉運酶C家族結構域，利用病毒誘導的基因沉默證實TaACT基因參與TaABCC3基因參與毒素的降解，能增強植物對毒素的耐受能力。

TaACT基因(Kage et al,2016)位于D基因組第2號染色體長臂上，cDNA全長為1326bp,編碼的蛋白含有一個轉移酶結構域，利用病毒誘導的基因沉默證實TaACT基因參與防御赤霉病菌。

PFT基因(Rawat et al,2016)位于B基因組第3號染色體短臂，克隆自中國赤霉病抗性品種“蘇麥3號”。PFT基因全長3427bp,它含有1個5’非翻譯區，2個外顯子、1個內含子和1個3’非翻譯區，編碼的蛋白含有2個植物凝集素結構域和1個ETX/MTX2結構域。在基因區域發生單核苷酸突變后引起的移碼突變可使抗性植株抗性降低。

赤霉病菌在花期時侵染小麥小穗，產生大量的細胞壁降解酶類，如：果膠酶、木聚糖酶和纖維素酶等來降解細胞壁多聚糖，從而達到在宿主上侵染和擴展的目的。降解酶類對細胞壁的降解程度受細胞壁的成分及其相對含量的影響，在宿主-病原菌互作中發揮重要的作用，但在禾谷類作物中這方面的研究還比較少。

發明內容

針對上述問題，本發明提供一種編碼細胞壁木聚糖-阿拉伯糖基轉移酶TaXAT基因屬于糖基轉移酶家族61,其參與木聚糖的阿拉伯糖修飾反應而影響細胞壁的成分及其含量，在細胞壁防御禾谷鐮刀菌的過程中提高植物赤霉病抗性，本發明是這樣實現的：

一種提高植物赤霉病抗性的小麥基因，其核苷酸序列如SEQ ID N0.1所示。

一種由SEQ ID N0.1所示基因編碼的蛋白質，其氨基酸序列如SEQ ID N0.2所示，即SEQ ID NO.1序列中264位到1844位基因編碼的序列。