[发明专利]小麦TaNBR1基因及其在抗白粉病育种中的应用

说明书

本发明公开了两个小麦TaNBR1基因在小麦抗白粉病反应中的重要作用及在抗白粉病分子育种上的应用。TaNBR1负调控感病小麦材料对真菌病害白粉菌的基础抗性，沉默TaNBR1导致感病植株的抗性增强，表现为抗白粉菌分生孢子的侵入和抑制菌丝体的生长。抗分生孢子侵入表现在与对照植株上40%左右的侵入频率相比，沉默1个或2个TaNBR1植株上的侵入频率显著下降；抗菌丝体发育表现在与对照植株上普遍充分生长的大菌丝体相比，沉默1个或2个TaNBR1基因植株上的菌丝体普遍较小，说明基因沉默植株上的菌丝体发育部分受阻。该发明为小麦抗白粉病机理研究和抗病育种提供了新的遗传资源。

本申请得到天津市自然科学基金（17JCZDJC33800）的资助。

技术领域

本发明属于技术领域，特别是涉及一种重要农作物小麦的TaNBR1基因及其该基因在小麦抗白粉病中的重要作用。

背景技术

白粉病是小麦的重要真菌病害之一，严重染病的小麦植株叶片枯死、光合效率下降、麦穗灌浆结实收到极大影响。抗病基因的挖掘和利用是改良小麦白粉病抗性的重要手段。目前小麦抗白粉病育种面临着已知抗病基因较少和抗性逐渐丧失等问题，亟待通过深入解析小麦抗白粉病的分子机制来挖掘新的抗源基因。细胞自噬（简称自噬）是一种保守的真核细胞内物质分解和循环利用机制。自噬与植物免疫反应密切相关，到目前为止相关研究报道主要集中在拟南芥、烟草等模式物种的病毒和细菌病害上，重要农作物小麦上以及白粉病等真菌病害上的自噬功能研究还很少。自噬分为批量自噬和底物特异性的选择性自噬。近几年来的研究表明，选择性自噬介导的特定细胞器和蛋白的清除具有重要生物意义。ATG8因子定位于自噬膜表面，是参与自噬小体组装的关键组分，同时也是选择性自噬中底物识别机制的核心因子。选择性自噬中底物识别的一般机制是，底物本身或细胞器表面的特定靶标能被受体识别，被识别的底物又经其受体与自噬膜表面ATG8的互作而被引导进入自噬小体和随后的降解过程。

模式植物拟南芥上的NBR1是ATG8互作蛋白之一，可识别泛素化蛋白质聚集体底物，并通过与ATG8的互作介导底物经自噬途径的降解。目前有关小麦NBR1基因的序列和功能研究还未见报道。为此，采用RT-PCR方法克隆得到了小麦NBR1基因家族两个成员基因TaNBR1a和TaNBR1b的cDNA全长开放阅读框序列，采用酵母双杂交和双分子荧光互补方法确认了两个基因产物蛋白与ATG8发生互作；采用病毒诱导的基因沉默（VIGS）方法揭示了两个TaNBR1在小麦-白粉菌互作反应中的重要作用，两个基因负调控感病小麦材料对白粉菌的基础抗性，沉默两个基因之一均导致感病植株的抗性增强，表现为抗白粉菌分生孢子的侵入和抑制菌丝体的生长。

发明内容

本发明公开的技术内容为小麦抗白粉病机理研究和抗病育种提供了新的遗传资源。

为实现上述目的，本发明公开了如下的技术内容：

一种栽培小麦两个TaNBR1基因的cDNA全长开放阅读框的序列，其特征在于TaNBR1a的全长开放阅读框为2604 bp，如SEQ ID NO:1 所示；TaNBR1b的全长开放阅读框为2529 bp，如SEQ ID NO:3所示。

本发明同时也公开了栽培小麦两个TaNBR1蛋白的氨基酸序列，其特征在于TaNBR1a蛋白全长867个氨基酸，含有1个PB1结构域，1个ZZ锌指结构域和2个UBA泛素结合结构域，如SEQ ID NO:2所示；TaNBR1b蛋白全长842个氨基酸，含有1个PB1结构域，1个ZZ锌指结构域和1个UBA泛素结合结构域，如SEQ ID NO:4。