[发明专利]一种提高植物赤霉病抗性的小麦基因及其应用

说明书

本发明公开了一种提高植物赤霉病抗性的小麦基因及应用，该小麦抗性TaXAT基因的氨基酸序列如SEQ ID NO.2所示，该基因属于糖基转移酶家族61；该基因通过转化拟南芥进行功能验证，证明所述该基因能够提高赤霉病抗性，过表达该基因，植株抗赤霉病能力明显增强。

技术领域

本发明属于生物基因工程技术领域，特别是一种小麦木聚糖-阿拉伯糖基转移酶基因TaXAT的克隆与在提高植物赤霉病抗性中的应用。

背景技术

赤霉病(Fusarium Head Blight)是由禾谷镰刀菌引起的，危害小麦、大麦、燕麦、玉米、水稻、黑麦等禾谷类作物的重要病害之一，严重影响我国粮食生产的产量和品质。赤霉病在我国长江中下游和东北地区大面积发生，在大流行年产量减少20-40%。近年来随着耕作模式改变和气候变化，赤霉病已经向我国其他的主产区蔓延。此外，病麦粒携带的真菌毒素影响种子质量，危害人和动物的健康，成为威胁粮食安全的隐患之一。耕作模式和栽培技术的改变难以解决病害的侵染和蔓延，使用药剂防治对控制赤霉病大发生和大流行取得了一定的效果，但同时增加了生产成本，化学药剂的使用也不可避免的导致环境污染。利用赤霉病抗性基因进行品种改良是减轻赤霉病危害的有效途径。

研究表明，小麦赤霉病的抗性是由少数主效基因加众多微效基因控制的复杂数量性状，已从普通小麦或近缘种中定位了超过100与赤霉病相关的抗性位点，这些抗性位点分布在除7D 以外的所有20 条染色体上。通过基因组、转录组和蛋白组等分析方法表明赤霉病候选基因分布在小麦应答禾谷镰刀菌的各个生物学过程中，如次级代谢生物合成、细胞壁防御、降低胞内过氧化物和转化毒素等。

TaFROG基因(Alexandra et al,2015)位于A基因组第4号染色体上，克隆自抗性种质“CM82036”，编码一个未知功能的蛋白，与TaSnRK1α互作后能一定程度上减缓赤霉病的发生。

TaABCC3基因(Stephanie et al,2015)在A、B、D基因组第3号染色体上各有一个拷贝，基因全长为4503bp,编码的蛋白含有一个ABC转运酶C家族结构域，利用病毒诱导的基因沉默证实TaACT基因参与TaABCC3基因参与毒素的降解，能增强植物对毒素的耐受能力。

TaACT基因(Kage et al,2016)位于D基因组第2号染色体长臂上，cDNA全长为1326bp,编码的蛋白含有一个转移酶结构域，利用病毒诱导的基因沉默证实TaACT基因参与防御赤霉病菌。

PFT基因(Rawat et al,2016)位于B基因组第3号染色体短臂，克隆自中国赤霉病抗性品种“苏麦3号”。PFT基因全长3427bp,它含有1个5’非翻译区，2个外显子、1个内含子和1个3’非翻译区，编码的蛋白含有2个植物凝集素结构域和1个ETX/MTX2结构域。在基因区域发生单核苷酸突变后引起的移码突变可使抗性植株抗性降低。

赤霉病菌在花期时侵染小麦小穗，产生大量的细胞壁降解酶类，如：果胶酶、木聚糖酶和纤维素酶等来降解细胞壁多聚糖，从而达到在宿主上侵染和扩展的目的。降解酶类对细胞壁的降解程度受细胞壁的成分及其相对含量的影响，在宿主-病原菌互作中发挥重要的作用，但在禾谷类作物中这方面的研究还比较少。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种编码细胞壁木聚糖-阿拉伯糖基转移酶TaXAT基因属于糖基转移酶家族61,其参与木聚糖的阿拉伯糖修饰反应而影响细胞壁的成分及其含量，在细胞壁防御禾谷镰刀菌的过程中提高植物赤霉病抗性，本发明是这样实现的：

一种提高植物赤霉病抗性的小麦基因，其核苷酸序列如SEQ ID N0.1所示。

一种由SEQ ID N0.1所示基因编码的蛋白质，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位基因编码的序列。