小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS、其编码蛋白及应用制造技术

本申请公开了一种小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS、其编码蛋白及应用，旨在解决小麦茎基腐病抗性基因缺乏的技术问题。本发明专利技术申请首次公开并确认了一个新的小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS，如序列表SEQ ID NO.3所示，其长度为2193bp；其氨基酸序列如序列表SEQ ID NO.4所示，其长度为730；构建了基因表达载体和制备了重组菌。通过转基因技术证实TaP5CS的小麦茎基腐病抗性功能。该性状基因TaP5CS能够应用于小麦抗病育种及基腐病防治；该基因的研究发现有助于揭示小麦茎腐病的分子遗传基础，为小麦抗病育种提供了重要而独特的基因资源。病育种提供了重要而独特的基因资源。病育种提供了重要而独特的基因资源。

【技术实现步骤摘要】
小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS、其编码蛋白及应用


[0001]本申请涉及分子生物学
，具体涉及一种小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS、其编码蛋白及应用。

技术介绍

[0002]小麦是全球广泛种植的最重要粮食作物之一，是世界上40%人口的主食来源。然而，近年来，由于各种极端天气的频繁出现，及耕地面积的不断减少，小麦的高产稳产遭到了重大影响；其中，小麦茎基腐病（Fusarium crown rot，FCR）发生广泛，在世界范围内造成了严重的小麦产量和品质损失。小麦茎基腐病是一种典型的真菌土传病害，由多种病原菌引起，会造成种子、幼苗、根冠、地下茎和茎基部组织腐烂，其表现症状主要为小麦茎基部变褐、变黑甚至腐烂枯死。发生过程中不但给小麦造成严重的产量损失和经济损失，还会产生严重影响食品安全和危害人畜健康的DON、NIV 等毒素和次级代谢物。
[0003]目前尚未鉴定出对此类病害高抗或者免疫的小麦品种，已发现的抗病品种大多只在某一个生育期表现抗病，且抗性普便较低。小麦茎基腐病是由微效多基因控制的一种潜在土传病害；当前，对小麦茎基腐病的研究多集中在育种材料的抗性鉴定和基因的初步定位上。首次报道的茎基腐病QTL来源于Kukri/Janz的DH群体，位于4B染色体上一个矮秆基因Rht1附近。Poole等（2012）利用Sunco/Macon和Sunco/Otis群体进行了一系列温室和田间的实验，在多条染色体上检测到显著QTLs，如2B、3B、4B、4D和7A。目前，小麦A、B、D染色体上的QTL数量分别是7、25和11个，其中B、D染色体上较多。在这些QTLs位点中，能重复检测到的位点分别位于2DL、3BL、4B和5DS染色体上，其中3BL上效应最大。Yang等利用一套偃展1号导入系群体和一个DH双亲群体在4B染色体上定位并克隆了第一个小麦茎基腐病基因TaDIR，此基因能显著负调控小麦茎基腐病抗性。
[0004]迄今为止，关于有重要应用价值的小麦茎基腐病抗性基因的报道不多见，因而进一步的抗病基因挖掘及有效利用迫在眉睫。通过借助组学技术发掘优良抗病基因，进而探究抗病基因的功能，能够促进小麦抗病分子机制的研究，对实现小麦茎基腐病的抗性育种具有重要的实际意义。
[0005]公开于该
技术介绍
部分的信息仅用于加深对本公开的
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的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成本领域技术人员所公知的现有技术。

技术实现思路

[0006]本申请提供一种小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS、其编码蛋白及应用，旨在解决小麦茎基腐病抗性基因缺乏的技术问题，以为小麦抗病育种及茎基腐病防治提供更多的选择。
[0007]根据本公开的一个方面，筛选得到一种小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS，其基因组核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，其长度为6238bp，含有20个外显子和19个内含子；TaP5CS基因的cDNA核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，其长度为2557bp；TaP5CS基因的CDS核苷酸序
列如SEQ ID NO.3所示，为序列SEQ ID NO.2中自5'末端第152～2344位的脱氧核糖核苷酸，并编码如序列表SEQ ID NO.4所示的氨基酸序列，氨基酸的个数为730。
[0008]根据本公开的另一个方面，提供了一种扩增上述基因的引物对，其全核苷酸序列如下所示：TaP5CS
‑
1F：5
’‑ꢀ
CCACTTGTTATCCCACGGTT
ꢀ‑3’
；TaP5CS
‑
1R：5
’‑ꢀ
TCACGGAACTAGATAGCGACA
ꢀ‑3’
；或TaP5CS
‑
2F：5
’‑ꢀ
ATGGGCAGGGGAGGCATCGG
ꢀ‑3’
；TaP5CS
‑
2R：5
’‑ꢀ
TCATTGCAAAGGAAGATCCT
ꢀ‑3’
。
[0009]根据本公开的另一个方面，提供了一种含有小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS的重组载体，例如将上述小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS插入LGY
‑
OE3植物过表达载体中而成的；提供了所述表达载体构建的重组菌。使用上述基因构建植物表达载体时，在其转录起始核苷酸前可加上任何一种增强启动子或诱导型启动子；为了便于对转基因植物细胞或植物进行鉴定及筛选，可对所使用的载体进行加工，如加入植物可选择性标记（GUS 基因、萤光素酶基因等）或具有抗性的抗生素标记物（庆大霉素、卡那霉素等）。
[0010]根据本公开的再一个方面，提供了一种含有如SEQ ID NO.3所示的DNA片段的过表达载体。
[0011]根据本公开的又一个方面，将所述小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS或所述重组菌应用在小麦抗病育种当中。
[0012]根据本公开的再一个方面，将所述小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS应用于促进小麦脯氨酸合成当中。
[0013]根据本公开的再一个方面，将所述小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS或所述蛋白应用在防治小麦茎基腐病当中。
[0014]根据本公开的再一个方面，提供一种提高小麦抗茎基腐病的方法，使所述小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS在小麦植株中过表达。
[0015]本申请实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：对接种假禾谷镰刀菌 WZ
‑
8A不同时间段（0h、24h、48h、72h、96h）的小麦茎基部的进行差异转录组研究，对响应小麦茎基腐的关键基因进行挖掘，克隆了一个多个时间点均响应小麦茎基腐的关键基因：TaP5CS；利用农杆菌介导的转化系统将携带有TaP5CS的植物表达载体转化小麦幼胚，与对照相比，植株病情指数 (disease index, DI) 和菌丝量在过表达转基因株系显著下降，表明 TaP5CS 为小麦茎基腐病抗性基因。
[0016]本申请TaP5CS基因有助于揭示小麦抗茎腐病的分子遗传基础，能够为小麦抗病育种提供重要而独特的基因资源，对小麦品种遗传改良具有重要意义。
附图说明
[0017]图1为本申请一实施例中TaP5CS在小麦品种农优9号中接菌后不同时间段的茎基部的相对表达。
[0018]图2为本申请一实施例中LGY
‑
OE3载体质粒图谱。
[0019]图3为本申请一实施例中TaP5CS在其过表达株系（OE#5、OE#7和OE#8）与对照Fielder中的相对表达量图。
[0020]图4为本申请一实施例中TaP5CS在其过表达株系（OE#5、OE#7和OE#8）与对照Fielder中的脯氨酸含量图。
[0021]图 5为本申请一实施例中过表达株系（OE#5、OE#7和OE#8）与对照Fielder接种假禾谷镰刀菌 WZ
‑
8A后的表型图。
[0022]图6为本申请一实施例中过表达株系（OE本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS，其基因组核苷酸序列如SEQ ID NO.1所示，或其全长cDNA核苷酸序列如SEQ ID NO.2所示，或其CDS核苷酸序列如SEQ ID NO.3所示。2.权利要求1所述小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS所编码的蛋白，其氨基酸序列如SEQ ID NO.4所示。3.扩增权利要求1所述小麦茎基腐病抗性基因TaP5CS的引物，包括以下引物对：TaP5CS
‑
1F：5
’‑ꢀ
CCACTTGTTATCCCACGGTT
ꢀ‑3’
；TaP5CS
‑
1R：5
’‑ꢀ
TCACGGAACTAGATAGCGACA
ꢀ‑3’
；或TaP5CS
‑
2F：5
’‑ꢀ
ATGGGCAGGGGAGGCATCGG

【专利技术属性】
技术研发人员：张宁，陈锋，赵磊，陈代英，王思圣，李佳，
申请(专利权)人：河南农业大学，
类型：发明
国别省市：