摘要葡萄(Vitis Vinifera)是世界上最重要的水果作物之一,遭受了白粉病的产量损失,这是由Erysiphe Necator引起的主要真菌疾病。除了抑制宿主免疫外,植物病原体还调节宿主蛋白所称为易感性因素以促进其在植物中的增殖。在这项研究中,CRISPR/CAS9(群集定期间隔短的短文重复序列/CRISPR相关9)技术用于使MLO的靶向诱变(霉菌抗性基因座O)家族基因被认为是粉状霉菌真菌的S因子。在两个或两个葡萄树Mlo基因VVMLO3和VVMLO4的等位基因中诱导的小缺失或插入,在粉状霉菌敏感的品种Thompson无生物的转基因植物中。使用不同的CRISPR/CAS9构建体获得的编辑效率从0%到38.5%不等。在获得的20个VVMlo3/4编辑的线中,一个是单个突变的纯合子,三个备有的双重突变,突变中有7个是杂合的,九个是嵌合,嵌合是嵌合,如每个线路中有两个以上突变的等位基因所示。在20个VVMLO3/4编辑的葡萄藤线中,有6条显示出正常的生长,而其余的线则表现出衰老样的氯症和坏死。重要的是,四个VVMLO3编辑线显示出对白粉病的耐药性,这与宿主细胞死亡,细胞壁的伴侣(CWA)和H 2 O 2积累有关。综上所述,我们的结果表明,CRISPR/CAS9基因组编辑技术可成功地用于诱导感兴趣基因的靶向突变,以提高经济重要性的特征,例如葡萄藤中的抗病性。
白粉病是草莓生产中最有问题的疾病之一。迄今为止,很少有商业草莓品种被认为具有完全耐药性,因此,必须实施广泛的喷雾计划来控制病原体。在这里,使用大规模的场实验来确定各种草莓基因型面板中叶片和水果组织的白粉病耐药性状态。该表型数据用于识别与组织粉状霉菌耐药性相关的定量性状核苷酸(QTN)。总共发现六个稳定的QTN与叶面耐药性相关,其中1个QTN在7D染色体上与耐药性增加61%有关。与叶子的结果相反,没有QTN与抗果疾病抗性有关,并且在草莓果实上观察到了高度的耐药性,在水果和叶面症状之间未观察到遗传相关性,表明组织特异性反应。除了遗传基因座的鉴定之外,我们还证明了基因组选择可以导致跨基因型的叶面耐药性快速增长,并有可能捕获人群中存在的遗传叶子抗性的50%。迄今为止,自然抵抗的定量性质和与性状的遗传控制有关的知识的定量性质阻碍了草莓中强大的白粉病耐药性的繁殖。这些结果通过为社区提供可用于基因组知情育种的大量信息来解决这一短缺,实施可能会提供一种自然的抵抗策略来打击白粉病。
抗性作物的抽象育种是控制疾病的可持续方法,并依赖于新型抗性基因的引入。在这里,我们测试了如何使用小麦转基因的三种策略来实现对现场真菌病原体的持久抗性。首先,我们在多年的长期野外试验中测试了春季小麦品种Bobwhite的高效,过表达的单转基因PM3E。与先前的结果一起,这表明转基因小麦系PM3E#2在总共九个野外季节中赋予了完全白粉病的耐药性,而不会对产量产生负面影响。此外,当越过精英小麦品种菲奥琳娜(Fiorina)时,PM3E过表达的PM3E对白粉病分离株的抗性对白粉病分离株有抗性。第二,我们在品种Bobwhite的背景下将四个超表达的转基因PM3A,PM3B,PM3D和PM3F上升,并表明在五个田间季节中,金字化线PM3A,B,D,F,B,D,F,F,b,d,f完全抵抗白粉病。第三,我们在三个野外季节中使用了三条大麦线的三条大麦线进行了现场试验,这些大麦线表达了成人的植物抗性基因LR34。Line GLP8在控制病原体诱导的HV-GER4C启动子的控制下表达LR34,并在该场中提供了部分大麦白粉病和抗叶锈蚀,对可能需要补偿性繁殖的产量组件产生了微小的负面影响。总的来说,我们的研究表明并讨论了三种成功的策略,以使用小麦的转基因在田间实现小麦和大麦的真菌疾病抗性。如果以可持续的方式应用,这些策略可能会赋予长期抵抗。
摘要 豌豆是一种主要的冷季豆科蔬菜,由于寄生真菌白粉病 (PM),豌豆的产量和质量遭受了巨大的损失。这种疾病可导致产量下降 25-70%,影响农产品的质量并产生显著的经济影响。抗性育种是管理这种毁灭性疾病最具环境可持续性的策略之一。在三年的时间里,总共对 172 个不同豌豆种质进行了白粉病抗性 (PMR) 田间评估,其中 35 个种质的疾病评分为 0-1,表明发病率≤1%。值得注意的是,三个种质——IC296678、EC865944 和 EC865975 表现出对豌豆白粉病的高抗性。组织病理学观察表明,接种后 24 和 48 小时,抗性品系 IC296678、EC865975 和 EC865944 上均未发生分生孢子萌发,表明这些基因型具有侵袭前免疫类型。为了研究 EC865944 和 EC865975 中 PM 抗性的基因作用和遗传模式,我们利用了五个杂交组合,即 EC865975 × Kashi Udai、Kashi Ageti × EC865944、EC865944 × Kashi Nandini、EC865975 × Kashi Shakti 和 EC865944 × VRPM-903。对这些杂交的 F2 群体的分析表明,一个抗性对三个易感性的分离模式,表明两个基因型中都存在单个隐性基因。对这些基因型的园艺学特征分析表明,它们都属于晚熟豌豆组,其特点是生长习性较高,平均豆荚重量为 5.5 至 7.5 克,平均单株产量为 75 至 100 克。这些新发现的 PMR 来源不仅为印度育种者而且为全球研究人员提供了宝贵的遗传资源,为可持续豌豆改良迈出了重要一步。关键词:白粉病、白粉病、豌豆、抗性和遗传以及产量。
blumeria graminis f。 sp。tritici(BGT)是全球重要的真菌小麦病原体。某些小麦基因型包含抗霉菌抗性(PM)基因,这些基因编码了识别特定真菌分泌效应子蛋白的免疫受体,将其定义为活力(AVR)因子。识别AVR因子对于理解小麦抵抗的机制,功能和耐用性至关重要。在这里,我们提出了AVRXPOSE,这是一种通过在PM基因上产生抗病收益来鉴定BGT中AVR基因的方法。我们首先识别六个BGT突变体,并在PM3B和PM3C上获得毒力。他们都有响应AVRPM3 B2/C2基因或其启动子区域内的可转座元件的点突变,缺失或插入。我们进一步选择了PM3A上的六个突变体,旨在识别PM3A识别的尚未识别的AVRPM3 A3,此外还鉴定出预先描述的AVRPM3 A2/F2。令人惊讶的是,所获得的突变体中的PM3A毒力总是伴随着对无关的串联激酶抗性基因WTK4的额外毒力增益。未观察到对11个额外的R基因的毒力,表明PM3A和WTK4的毒力增加是特定的。几个独立获得的PM3A-WTK4突变体在BGT-646中具有突变,该基因编码了推定的,非分泌的Ankyrin重复蛋白。基因分析表明,BGT-646调节效应子的子集
从野生或相关物种中引入抗性基因是提高小麦品种抗病性的常用策略。Pm17 是一种使小麦具有白粉病抗性的基因。它编码一种 NLR 型免疫受体,几十年前作为 1RS 染色体臂易位的一部分从黑麦渗入小麦。到目前为止,还无法将 Pm17 从其共渗入的黑麦基因中分离出来,因为重组受到抑制。我们在田间测试了过表达 Pm17 而没有任何其他黑麦基因的转基因山鹑小麦。在三个田间季节中,四个转基因事件表现出高水平的 PM17 蛋白积累、强大的白粉病抗性且没有多效性。我们采用了转基因插入和杂交育种相结合的方法来生成共表达 Pm17 和 Pm3 或 Pm17 和 Pm8 的品系。白粉病菌属小麦白粉病菌感染试验证实了 Pm17+Pm3b 和 Pm17+Pm8 系中两种金字塔转基因具有附加的、特定品种的抗性。此外,金字塔系在三个田间季节中表现出很强的白粉病抗性。我们得出结论,来自扩展基因库的过表达 NLR 基因组合拓宽并多样化了小麦的抗病性。
1植物保护,科学技术实验室,农业学院,金代大学,奈良631-8505,日本; walk011kimu_ax000@icloud.com(y.k。); mano0823kaa@gmail.com(K.N.); 2011410196f@nara.kindai.ac.jp(A.M。); ymatsuda@nara.kindai.ac.jp(y.m。)2植物保护研究所,农业研究中心,H-1525布达佩斯,匈牙利; nemeth.mark@atk.hu(m.z.n. ); seress.diana@atk.hu(D.S. );吻 3,Mitsui Chemicals Agro,Inc.,Yasu-Shi 520-2362,Agrogemicals Research Center,Ragrogemicals Research Center,Research&Development Division,日本; tomomi.shirakawa@mitsuichemicals.com 4植物中心,高级技术学院,金奈大学,Wakayama 642-0017,日本; takikawa@waka.kindai.ac.jp 5日本的奥卡卡大学577-8502的药物研究与技术研究所; 934097@kindai.ac.jp 6昆士兰州大学作物健康中心,昆士兰州大学,QLD 4350,澳大利亚7号农业技术与创新研究所,纳拉大学,日本NARA 631-8505电话。 : +81-742-43-5194†这些作者对这项工作也同样贡献。2植物保护研究所,农业研究中心,H-1525布达佩斯,匈牙利; nemeth.mark@atk.hu(m.z.n.); seress.diana@atk.hu(D.S.);吻3,Mitsui Chemicals Agro,Inc.,Yasu-Shi 520-2362,Agrogemicals Research Center,Ragrogemicals Research Center,Research&Development Division,日本; tomomi.shirakawa@mitsuichemicals.com 4植物中心,高级技术学院,金奈大学,Wakayama 642-0017,日本; takikawa@waka.kindai.ac.jp 5日本的奥卡卡大学577-8502的药物研究与技术研究所; 934097@kindai.ac.jp 6昆士兰州大学作物健康中心,昆士兰州大学,QLD 4350,澳大利亚7号农业技术与创新研究所,纳拉大学,日本NARA 631-8505电话。: +81-742-43-5194†这些作者对这项工作也同样贡献。
摘要:真菌病原体是显着的破坏植物的微生物,对世界作物的产量构成了威胁。几丁质是真菌细胞壁的关键成分和可以通过特定植物受体识别的保守的MAMP(与微生物相关的分子模式),从而激活了几丁质触发的免疫力。在大米和拟南芥等植物中众所周知,特定受体对几丁质感知的分子机制在许多其他植物中也相似。成为植物病原体,真菌必须抑制几丁质触发的免疫的激活。因此,真菌病原体已经发展了各种策略,例如预防几丁质消化或干扰植物几丁质受体或几丁质信号,这些信号在大多数情况下涉及真菌蛋白的分泌。由于几丁质免疫是一种非常有效的防御反应,因此这些真菌机制被认为可以密切协调。在这篇综述中,我们首先概述了当前对金蛋白触发的免疫信号传导和用于抑制其抑制的真菌蛋白的理解。第二,我们讨论了在真菌生物营养中运行的机制,例如白粉病真菌,尤其是在模型物种podosposphaera xanthii中,这是瓜糖粉中粉状霉菌的主要因果剂。在真菌发病机理和促进粉状霉菌疾病的背景下,讨论了与免疫原性差异寡聚物的修饰,降解或隔离有关的关键作用。最后,还讨论了这种基本知识用于开发针对白粉病真菌的干预策略。
农业面临的最大挑战之一在于找到策略,从而最大程度地减少因害虫和疾病而引起的农作物产量损失。白粉病(PM)是一种广泛的真菌疾病,影响了多种农作物。例如,在黄瓜(Cucumis sativus L.)中,PM可导致高达40%的损失(他等人2022)。各种研究的重点是鉴定有益于黄瓜育种计划的PM抗药性(PMR)基因(Liu等人2008)。 定量性状基因座(QTL)用于映射PMR的表征将霉菌抗性基因座8(CSMLO8)基因的破坏与黄瓜中的PM抗ANCE联系在一起。 然而,尽管CSMLO8的功能损失对于PMR是必不可少的,但这还不足以产生完全的阻力(Nie等人。 2015a,2015b; Berg等。 2015)。 耐PM的QTL还包含CSMLO家族的其他成员,指出超过1个CSMLO基因参与PM耐药性(Schouten等人。 2014)。 一项研究将MLO蛋白描述为钙调蛋白蛋白的钙通道蛋白(Gao等人 2022),表明钙信号传导与MLO介导的PM抗性有关。 但是,PM抗性的组成部分和机制均未完全理解。2008)。定量性状基因座(QTL)用于映射PMR的表征将霉菌抗性基因座8(CSMLO8)基因的破坏与黄瓜中的PM抗ANCE联系在一起。然而,尽管CSMLO8的功能损失对于PMR是必不可少的,但这还不足以产生完全的阻力(Nie等人。2015a,2015b; Berg等。2015)。耐PM的QTL还包含CSMLO家族的其他成员,指出超过1个CSMLO基因参与PM耐药性(Schouten等人。2014)。一项研究将MLO蛋白描述为钙调蛋白蛋白的钙通道蛋白(Gao等人2022),表明钙信号传导与MLO介导的PM抗性有关。但是,PM抗性的组成部分和机制均未完全理解。
葡萄是全球公认的具有重要经济价值的果树。在葡萄品种中,汤普森无核葡萄对鲜食和酿酒、干燥和榨汁的广泛应用具有至关重要的影响。该品种是葡萄基因改造最有效的基因型之一。然而,缺乏高质量的基因组阻碍了有效的育种工作。在这里,我们展示了汤普森无核葡萄的高质量参考基因组,其中所有 19 条染色体都表示为 19 个连续序列(N50 = 27.1 Mb),没有间隙,并且预测了所有端粒和着丝粒。与之前的组装(TSv1 版本)相比,新组装包含额外的 31.5 Mb 高质量测序数据,注释了总共 30 397 个蛋白质编码基因。我们还进行了细致的分析,以确定汤普森无核葡萄和两种以抗病性而闻名的野生葡萄品种中的核苷酸结合亮氨酸富集重复基因 (NLR)。我们的分析表明,汤普森无核葡萄中两种类型的 NLR(TIR-NB-LRR (TNL) 和 CC-NB-LRR (CNL))的数量显著减少,这可能导致其对许多真菌疾病(如白粉病)敏感,而第三种类型的 NLR(RPW8(抗白粉病 8)-NB-LRR (RNL))的数量增加。随后,转录组分析表明,在白粉病感染期间 NLR 显著富集,强调了这些元素在葡萄树防御白粉病中的关键作用。高质量汤普森无籽参考基因组的成功组装对葡萄基因组学研究做出了重要贡献,深入了解了无籽、抗病性和颜色性状的重要性,这些数据可用于促进葡萄分子育种工作。