簇毛麦抗白粉病相关蛋白CMPG1-V互作蛋白的筛选与鉴定开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

一、课题的意义

小麦白粉病是一种世界性病害，已成为小麦生产的严重威胁。感染白粉病一般可导致产量损失在5％-10％^[1]，疫情严重时甚至超过30％。从20世纪70年代末开始，小麦白粉病在中国已成为很重要的病害，近几年白粉病发病面积一直保持在6-8万公顷。随着矮杆、半矮杆品种的广泛推广、全球气候变化、轮作方式改变和病原菌进化，白粉病越来越威胁到粮食安全。化学防治虽然有一定效果，但耗费人力物力，还会引起环境污染、危害人类健康^[2]。

选育和使用抗病品种是防治小麦白粉病最安全有效的方法，发掘并应用优异抗病基因是小麦抗病育种的前提和基础。而抗病基因的克隆和作用机理研究，有助于扩大小麦育种的遗传基础，保证抗病基因的多样性。尽管抗白粉病基因的克隆研究早已展开，但由于小麦基因组的复杂性，迄今仅克隆了pm2, pm3b,pm8, pm21和pm60。因此，充分挖掘和利用小麦及其近缘植物中的基因资源，对小麦抗白粉病育种具有十分重要的现实意义。

2. 研究的基本内容和问题

簇毛麦(haynaldia villosa，2n=14, vv)是小麦的野生二倍体近缘物种，具有抗白粉病、抗锈病、抗黄花叶病的优异性状，是普通小麦遗传改良的优异三级基因库。携带pm21的小麦-簇毛麦6vs·6al易位系对目前国内所有白粉病生理小种表现免疫和高抗。目前，簇毛麦中的pm55和pm62也相继被发现，所以簇毛麦抗白粉病基因很可能涉及多个基因、通路的参与。

因此，本研究旨在进一步解析簇毛麦抗白粉病基因cmpg1-v在小麦抗白粉病中的分子机制，进一步探究簇毛麦对白粉病的广谱抗性机制，以探索更多抗白粉病的分子通路，发掘更多具有持久广谱抗性的基因。

3. 研究的方法与方案

一、研究方法：

1.酵母双杂交技术：

双杂交系统的建立得力于对真核生物调控转录起始过程的认识。细胞起始基因转录需要有反式转录激活因子的参与。80年代的工作表明，转录激活因子在结构上是组件式的（modular）, 即这些因子往往由两个或两个以上相互独立的结构域构成，其中有dna结合结构域（dna binding domain，简称为bd）和转录激活结构域（activation domain，简称为ad），它们是转录激活因子发挥功能所必需的。前者可识别dna上的特异序列，并使转录激活结构域定位于所调节的基因的上游，转录激活结构域可同转录复合体的其他成分作用，启动它所调节的基因的转录。两个结构域不但可在其连接区适当部位打开，仍具有各自的功能，而且不同两结构域可重建发挥转录激活作用。酵母双杂交系统利用杂交基因通过激活报道基因的表达探测蛋白-蛋白的相互作用。单独的bd虽然能和启动子结合，但是不能激活转录。而不同转录激活因子的bd和ad形成的杂合蛋白仍然具有正常的激活转录的功能。

4. 研究创新点

本研究利用已构建的簇毛麦cDNA甘油菌文库，结合酵母双杂交技术，筛选与CMPG1-V互作的蛋白，再进一步通过回补验证、表达量分析、VIGS等验证其功能。不同于由表型到基因的正向遗传学，也有别于由基因到表型的反向遗传学，本研究更注重通路和机理的研究，目的是进一步解析簇毛麦抗白粉病基因CMPG1-V介导的小麦白粉病广谱抗性的分子机制，关键在于寻找CMPG1-V的降解底物，挖掘新的抗病基因，探索更多的有关抗病的分子通路和机理，为之后的研究打下更多的理论基础。

5. 研究计划与进展

一、研究计划

本课题预计在八个月内完成，具体研究计划如下；

（1）2018.09-2018.10：筛库筛选cmpg1-v互作蛋白，对筛选出的互作蛋白进行编号整理。与bd-qc互作的编号为qc1、qc2、qc3……与bd-um互作的编号为um1、um2、um3……然后进行数据比对，找出对应的互作蛋白名称，并查阅相关文献，明确其在各植物中起到的功能，作为本课题后续工作的重要参考。