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小麦是人类赖以生存的主要粮食作物之一。近年来随着全球气候变化,由镰刀菌引起的小麦赤霉病在我国及其他许多国家的流行频率越来越高,严重影响了小麦的产量和品质。培育抗赤霉病小麦新品种是解决这一问题的关键。由于小麦的天然抗赤霉病种质资源匮乏,通过常规育种方法培育抗赤霉病小麦品种的难度较大。因此,利用基因工程技术,将来源于其他物种的抗赤霉病基因资源,用于改良小麦的赤霉病抗性,为培育抗赤霉病小麦品种提供了新途径。本研究以小麦品种襄麦76、扬麦158的幼胚为遗传转化的受体材料,将小麦赤霉菌致病关键基因的不同RNAi片段,经基因枪共转化小麦,通过Pmi/甘露糖体系筛选转基因植株。所获得的主要结果如下:1.转两个赤霉菌基因RNAi片段小麦的获得及其赤霉病抗性鉴定。将赤霉菌蛋白激酶基因(pkcAs3)和几丁质合成酶基因7(chsAs4)的RNAi载体,与筛选标记基因Pmi一起,共转化襄麦76,以甘露糖为筛选剂,结合PCR鉴定,筛选获得1个含有2个不同RNAi和Pmi基因的转基因株系,转入的RNAi和Pmi基因连锁遗传。转基因T4代田间单花接种赤霉菌的抗性鉴定结果表明,与未转化的襄麦76对照相比,转基因株系的赤霉病抗性显著提高。2.转两种启动子调控的赤霉菌RNAi片段小麦的获得及其赤霉病抗性鉴定。将颖壳特异启动子调控的赤霉菌蛋白激酶基因Pkc和几丁质合成酶基因Chs7 RNAi片段(Lem2-pkcAs3-chs7As4)、组成型启动子调控的几丁质合成酶基因Chs7基因RNAi片段(Ubi-chs7As3-chs7As4)和Pmi基因一起,共转化扬麦158,经甘露糖筛选和PCR鉴定,筛选获得两个转基因株系Y1与Y3。T1至T4代的RCR鉴定表明,Y1与Y3均含有转入的所有外源基因。转基因T4代田间单花接种赤霉菌鉴定结果显示,与非转基因扬麦158对照相比,Y1株系的赤霉病抗性具有极显著差异,而Y3株系的赤霉病抗性则没有显著差异。3.转多个不同赤霉菌基因RNAi片段小麦的筛选与鉴定。将来源于禾谷镰刀菌几丁质合成酶基因Chs3b、甾醇14α-去甲基化酶基因CYP51、葡聚糖合成酶基因Gls的RNAi片段和不同启动子组成6个最小表达框:Dubi35s-chs3bAs5As1、Dubicmps-chs3bAs2As3、Dubilem2-glsAs6-chs3bAs1、Dubi35ss-CYP51BAC-DNOS、Dubi-ubi-gls3-gls6和Dubi-ubi-gls2-gls6,将这些最小表达框与筛选标记Pmi基因组配形成5个不同基因组合,分别共转化小麦襄麦76,同上筛选和鉴定后,共获得了 15个阳性T0代植株,它们来自的转化基因组合及其T0、T1代所含的基因信息如下:1)用于转化的3个最小表达框是Dubi-ubi-gls3-gls6、Dubi-ubi-gls2-gls6和Ubi-pmi,筛选获得了 5个T0代阳性植株R1、R8、R12、R21和R23。其中R1、R8和R12含有所有目的基因和筛选标记基因Pmi;R21只含有筛选标记Pmi;R23含目的基因gls6,不含有Pmi。T1代PCR鉴定结果表明,R1、R8和R23株系含有与TO代相同的外源基因,而R12株系的外源基因全部丢失。2)用于转化的4个最小表达框是Dubi35ss-CYP51BAC-DNOS、Ubi-pmi、Dubicmps-chs3b-As2As3和Dubi35s-chs3bAs5As1,筛选获得了 2个TO代阳性植株R20和R2。其中R2植株仅含有筛选标记基因,R20含有所有外源基因。T1代PCR鉴定结果表明,R20株系含有与TO代相同的外源基因。3)用于转化的4个最小表达框是Dubi35s-chs3bAs5As1、Dubi-ubi-gls3-gls6、Dubicmps-chs3b-As2As3和Ubi-pmi筛选获得了 2 个 TO 代阳性植株 R14 和 R7。其中R14含有转化所用的所有四个表达框,R7株系含三个最小表达框(不含Dubi35s-chs3bAs5Asl)。T1代PCR鉴定结果表明,R14和R7株系含有与TO代相同的外源基因。4)用于转化的 4 个最小表达框是 Dubilem2-glsAs6-chs3bAs1、Ubi-psi、Dubicmps-chs3b-As2As3和Dubi35s-chs3bAs5As1 筛选获得了 6 个 T0 代阳性植株 R19a1、R29a1、R17a1、R17a2、R16a1 和 R16a2。其中 R19a1 和 R29a1 含有转化所用的所有四个表达框。R17a1和R17a2含有基因Dubicmps-chs3b-As2As3和Pmi。R16a1和R16a2含三个最小表达框(不含Dubi355s-chs3bAsAs1)。T1代PCR鉴定结果表明,R19a1、R16a1和R16a2株系含有与TO代相同的外源基因。R29a1株系T1代外源基因发生分离,Dubicmps-chs3b-As2As3基因丢失,该株系中的其他三个基因可以稳定遗传至T1代。R17a1和R17a2株系T1代外源基因全部丢失。4.转抗病相关基因小麦材料的繁殖与鉴定。将本实验室前期研究中以小麦品种襄麦76为受体所获得的转基因小麦材料在温室繁殖,以PCR鉴定它们所含的转基因。1)2个转Blf、Hvchi和Bar基因株系的鉴定。通过T3～T4代PCR鉴定,这2个株系含有转入的所有外源基因,均可稳定遗传。2)2个转Blf、Hvchi和Pmi基因株系的鉴定。通过T2～T3代PCR鉴定,这2个株系的外源基因连锁遗传,没有分离。