本技术属于生物技术领域,公开小麦核苷二磷酸激酶TaNDK在抗赤霉病中的应用。本发明提供的TaNDK基因在小麦中过表达后可降低小麦对赤霉病的感染程度,显著提高小麦对赤霉病抗性。本发明为小麦的抗赤霉病育种改良提供了基因资源和技术思路。
背景技术
小麦(Triticum aestivum L.)是一种重要的粮食作物,为全球40%以上的人口提供淀粉、蛋白质和膳食纤维。然而,全球小麦产量不断受到各种病害的威胁。小麦赤霉病(Fusarium head blight)是最具有破坏性的小麦病害之一,它是由小麦镰刀菌引起的真菌病害,该病在小麦的整个生育期均可以发生,可引起根腐、茎基腐和穗腐病害,在全球大部分小麦种植区均有发生。随着气温和耕作方式的改变,近年来有20%的小麦种植区发生赤霉病,严重影响小麦品质与产量,麦粒中积累大量的毒素,不仅会影响种子的萌发,而且会导致人畜中毒。
利用抗性育种技术培育出对赤霉病具有抗性的小麦品种,是防治小麦赤霉病的有效途径之一。目前已经鉴定出几百个抗性QTL,但只有Fhb1等少数抗性QTL表现出稳定的作用。因此,有必要寻找和利用更有效的方法来控制小麦赤霉病。尽管利用植物的先天防御机制是一种提高作物对病害抗性潜在且有效的策略,但我们对如何运用这一机制来增强小麦对赤霉病的抗性仍然缺乏深入的理解。由于DON毒素积累与赤霉菌的扩展密切相关,控制小麦中的DON毒素的积累能够效降低赤霉病对小麦造成的危害。然而,目前关于DON毒素与作物之间相互作用的研究仍显不足,亟需进一步探索。
核苷二磷酸激酶(Nucleoside diphosphate kinase,NDK)是一类高度保守的基因,其编码的蛋白在生物体内普遍存在。NDK作为一个激酶,具有催化底物磷酸化与自身磷酸化的作用,与生物体的能量代谢、生物合成代谢息息相关。胞质I型NDK参与代谢、生长和应激反应(Dorion S,Rivoal J.Clues to the functions of plant NDKisoforms.NaunynSchmiedebergs Arch Pharmacol.2015;388(2):119-132.)。对马铃薯根尖和顶芽进行的免疫定位实验表明,I型NDK主要表达在顶端区域的分生组织区和血管组织中(Dorion S,Matton DP,Rivoal J(2006b)Characterization of a cytosolicnucleoside diphosphate kinase associated with cell division and growth inpotato.Planta 224:108–124)。水稻感染白叶枯病菌或伯克霍尔德式菌后,OsNDK1表达量显著上调(Cho SM,Shin SH,Kim KS,et al.Enhanced expression of a gene encoding anucleoside diphosphate kinase 1(OsNDPK1)in rice plants upon infection withbacterial pathogens[J].Mol Cells,2004,18(3):390–395.)。
实现思路