小麦条锈病是一种严重的真菌病害,导致小麦(Triticum aestivum)产量和品质的下降,探索利用外源基因提高条锈病抗性对小麦育种具有重要意义.本研究利用农杆菌(Agrobacterium tumefaciens)介导的遗传转化法将杜仲几丁质酶基因(eucommia ulmoides chitodextrinase gene,EuCHIT1)遗传转化小麦品种“贵紫3”,通过β葡萄糖醛酸酶(β-glucuronidase,GUS)组织化学染色和PCR鉴定获得T1代转基因小麦植株,对转基因和野生型小麦的几丁质酶活性、保护性酶活性、条锈病抗性以及病程相关蛋白基因相对表达量比较分析.结果表明,转基因小麦几丁质酶活性平均为3 328.63 U/g FW,比野生型高42.21％.接种条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)小种CYR32后7d,转基因小麦过氧化氢酶(catalase,CAT)、超氧化物歧化酶(super-oxide dismutase,SOD)和过氧化物酶(peroxidase,POD)平均活性分别为211.91、448.37和81.30U/g FW,野生型植株CAT、SOD和POD分别为159.95、294.38和37.87 U/g FW,转基因植株比野生型分别高32.48％、49.76％和114.68％;转基因小麦丙二醛(malondialdehyde,MDA)含量平均为8.69 nmol/g FW,比野生型低29.23％ (12.28 nmol/g FW).对野生型和转基因小麦接菌后,转基因小麦叶片发病时间比野生型推迟了9d,接菌14 d后对小麦叶片条锈病进行抗性鉴定,结果表明,转基因小麦表现为高抗,野生型小麦表现为中感.小麦旗叶病变长度统计结果显示,转基因植株旗片病变长度极显著低于野生型.病程相关蛋白基因相对表达量分析表明,接菌前转基因小麦中病程相关蛋白1 (pathogenesis-related protein,PR-1)、病程相关蛋白2(pathogenesis-related protein,PR-2)和病程相关蛋白5(pathogenesis-related protein,PR-5)基因表达量平均为野生型1.14、6.61和3.87倍,接菌后转基因小麦表达量平均为野生型的2.14、3.41和7.55倍.综上所述,转基因小麦提高了对条锈病抗性,可能与保护性酶活性的提高以及病程相关蛋白基因表达上调有关.本研究为创制抗条锈病转基因小麦材料提供了基础,同时为进一步研究EuCHIT1基因功能机制提供理论依据.
杜仲几丁质酶1基因(EuCHIT1) 小麦 条锈菌 抗病