棉花抗黄萎病全基因组关联分析及TIR-NBS-LRR类抗病基因GhTNL1功能研究
发布时间：2021-04-18 21:57
我国棉花黄萎病主要病原为大丽轮枝菌（Verticillium dahliae）,黄萎病的发生严重影响了棉花产量和品质,目前选育优异的抗病品种是防治黄萎病最为有效的措施。全基因组关联分析（GWAS）研究策略有利于充分利用自然群体中的历史重组事件,群体遗传变异丰富,对于抗性位点的定位具有更高的分辨率。陆地棉（Gossypium hirsutum）TM-1基因组测序工作的完成,为开展GWAS分析以及基因克隆提供了有力的支撑。本研究以299份优异棉花种质构建陆地棉抗黄萎病关联群体。SLAF测序得到覆盖26条染色体的85,630个高质量SNPs。群体内个体间亲缘关系评估显示群体含有丰富的遗传变异,个体间亲缘关系较远,对全基因组关联分析干扰较小。主成分分析和系统发育分析显示,群体主要可以分为2组,其中组I主要来自于长江流域棉区（YZR）,组II主要来自黄河流域棉区（YR）和西北内陆棉区（NW）,尽管在这两组内也发现不同程度的个体渗入,但是分组与个体的地理来源存在一定的相关性。基于不同环境下表型数据分别与基因型数据进行关联,共鉴定了17个与大丽轮枝菌响应显著相关的SNPs。A04,A02和D05等染...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Zigzag模型基本途径(JonesandDangl,2006)
图 1.2 植物中 5 类抗病基因结构图 (Dangl and Jones, 2001)igure 1.2 Representation of the structure of the five main classes of plant disease resistance protei游反应。Pto 介导的信号转导在番茄对丁香假单胞菌抗性中起重要作用，Pto膜结构域为胞质内蛋白激酶，但其 N-端的十四酰化位点可以将其固定在细胞导抗病信号的转导(Martin et al., 1993)。无毒基因 avrPto 则可通过细菌Ⅲ型分送到植物的胞质中，Pto 便可与 avrPto 相互作用，激活植物的免疫反应，对表达假单胞菌产生抗性(Dong et al., 2009; Gao et al., 2011)。RR-TM-STK 类：该类抗性基因含有 3 个保守的结构域，LRRs、TM 和 STK 结稻 Xa21 便属于典型的 LRR-TM-STK 类抗病基因，当水稻受到白叶枯病菌侵先结合伴侣蛋白 XB24，进行自身磷酸化，之后将处于激活状态的复合物转运与 WRKY 类转录因子相结合，激活水稻相关抗性反应，从而介导对白叶枯病g et al., 1995)。M-CC 类：该类抗病基因含有 TM 和 CC 结构域。拟南芥白粉病抗性基因 Rp2 即为该类抗病基因(Xiao et al., 2001)。TM-CC 类抗病基因能够诱导拟南芥中等标记基因的上调表达，通过水杨酸信号途径介导对病原菌的抗性；此外，TM因同时还能介导拟南芥对霜霉病菌、白粉病菌等的广谱抗性(G llneretal.,20
中国农业科学院博士学位论文 第一章 绪论到信号转导的重要分子开关(Takken et al., 2006; Rairdan and Moffett, 2006)。LRR 结构域特征与功能：LRR 结构域一般由 1 个 α 螺旋和 1 个 β 折叠组成排列形成马蹄状 LxxLxx 结构，这些基序的重复次数在 3-27 之间(Zhang,1998)。LRR 结构域保守性比低，LxxLxx 基序中 L 氨基酸分布在疏水端，x 氨基酸分布在亲水端，参与其它蛋白的结合x 氨基酸是高度可变的，正是由于 x 氨基酸基序的多态性使得 LRR 结构域能够识别不同的病原。LRR 结构域与 Avr 蛋白互作，Y2H 实验表明，NBS-LRR 蛋白 L、Pi-ta 和 RRS1-R 的LRR均可以与相应的Avr蛋白互作(Ellisetal.,2007;Deslandesetal.,2003;Doddsetal.,2006)水稻中对稻瘟病菌抗、感不同的材料中抗病基因 Pi-ta 进行了比较发现，感病材料的第 9位的氨基酸由丙氨酸替换为丝氨酸，该位置属于 LRR 结构域，是区分抗病和感病等位基因的关键位点，间接说明了 LRR 结构域决定了对病原的特异性识别(Ellis et al., 2007)。1.2.2.2 NBS-LRR 基因病原识别机制目前研究认为识别机制存在直接互作与间接互作两种模式并提出了 3 种互作模型（图1.3）(Dodds and Rathjen, 2010)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]棉花黄萎病的抗性遗传研究[J]. 梁亚军,曲延英,李吉琴,冯方剑,张翠芳,陈全家,郑炜佳,申怀伟. 新疆农业科学. 2010(09)
[2]抗黄萎病新品系中植棉KV-3抗性遗传特性研究[J]. 王升正,齐放军,张文蔚,简桂良. 棉花学报. 2010(05)
[3]棉花抗黄萎病QTL初步定位[J]. 吴翠翠,简桂良,王安乐,刘方,张先亮,宋国立,黎绍惠,陈朝辉,王春英,张香娣,王坤波. 分子植物育种. 2010(04)
[4]Molecular mapping of Verticillium wilt resistance QTL clustered on chromosomes D7 and D9 in upland cotton[J]. JIANG Feng,ZHAO Jun,ZHOU Lei,GUO WangZhen & ZHANG TianZhen National Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement,Cotton Research Institute,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Science in China（Series C:Life Sciences）. 2009(09)
[5]海岛棉抗黄萎病性状分子标记的研究及QTL的定位[J]. 昝伟,高峰,刘海峰,李国英,宋武,罗城,李晖. 新疆农业科学. 2008(05)
[6]Mapping and Quantitative Trait Loci Analysis of Verticillium Wilt Resistance Genes in Cotton[J]. Hong-Mei Wang1,2, Zhong-Xu Lin1, Xian-Long Zhang1, Wei Chen2, Xiao-Ping Guo1, Yi-Chun Nie1 and Yun-Hai Li2 (1National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement of the Ministry of Agriculture, Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455112, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(02)
[7]陆地棉抗黄萎病性状的遗传及分子标记研究[J]. 葛海燕,汪业春,郭旺珍,张天真. 棉花学报. 2008(01)
[8]陆地棉抗黄萎病、纤维品质和产量等农艺性状的QTL定位[J]. 杨昶,郭旺珍,张天真. 分子植物育种. 2007(06)
[9]陆地棉品种抗黄萎病性状的分子标记及其辅助选择效果[J]. 王芙蓉,刘任重,王留明,张传云,刘国栋,刘勤红,马小波,张军. 棉花学报. 2007(06)
[10]植物抗病基因结构、功能及其进化机制研究进展(英文)[J]. 刘金灵,刘雄伦,戴良英,王国梁. 遗传学报. 2007(09)
本文编号：3146239
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：108 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
Zigzag模型基本途径(JonesandDangl,2006)
图 1.2 植物中 5 类抗病基因结构图 (Dangl and Jones, 2001)igure 1.2 Representation of the structure of the five main classes of plant disease resistance protei游反应。Pto 介导的信号转导在番茄对丁香假单胞菌抗性中起重要作用，Pto膜结构域为胞质内蛋白激酶，但其 N-端的十四酰化位点可以将其固定在细胞导抗病信号的转导(Martin et al., 1993)。无毒基因 avrPto 则可通过细菌Ⅲ型分送到植物的胞质中，Pto 便可与 avrPto 相互作用，激活植物的免疫反应，对表达假单胞菌产生抗性(Dong et al., 2009; Gao et al., 2011)。RR-TM-STK 类：该类抗性基因含有 3 个保守的结构域，LRRs、TM 和 STK 结稻 Xa21 便属于典型的 LRR-TM-STK 类抗病基因，当水稻受到白叶枯病菌侵先结合伴侣蛋白 XB24，进行自身磷酸化，之后将处于激活状态的复合物转运与 WRKY 类转录因子相结合，激活水稻相关抗性反应，从而介导对白叶枯病g et al., 1995)。M-CC 类：该类抗病基因含有 TM 和 CC 结构域。拟南芥白粉病抗性基因 Rp2 即为该类抗病基因(Xiao et al., 2001)。TM-CC 类抗病基因能够诱导拟南芥中等标记基因的上调表达，通过水杨酸信号途径介导对病原菌的抗性；此外，TM因同时还能介导拟南芥对霜霉病菌、白粉病菌等的广谱抗性(G llneretal.,20
中国农业科学院博士学位论文 第一章 绪论到信号转导的重要分子开关(Takken et al., 2006; Rairdan and Moffett, 2006)。LRR 结构域特征与功能：LRR 结构域一般由 1 个 α 螺旋和 1 个 β 折叠组成排列形成马蹄状 LxxLxx 结构，这些基序的重复次数在 3-27 之间(Zhang,1998)。LRR 结构域保守性比低，LxxLxx 基序中 L 氨基酸分布在疏水端，x 氨基酸分布在亲水端，参与其它蛋白的结合x 氨基酸是高度可变的，正是由于 x 氨基酸基序的多态性使得 LRR 结构域能够识别不同的病原。LRR 结构域与 Avr 蛋白互作，Y2H 实验表明，NBS-LRR 蛋白 L、Pi-ta 和 RRS1-R 的LRR均可以与相应的Avr蛋白互作(Ellisetal.,2007;Deslandesetal.,2003;Doddsetal.,2006)水稻中对稻瘟病菌抗、感不同的材料中抗病基因 Pi-ta 进行了比较发现，感病材料的第 9位的氨基酸由丙氨酸替换为丝氨酸，该位置属于 LRR 结构域，是区分抗病和感病等位基因的关键位点，间接说明了 LRR 结构域决定了对病原的特异性识别(Ellis et al., 2007)。1.2.2.2 NBS-LRR 基因病原识别机制目前研究认为识别机制存在直接互作与间接互作两种模式并提出了 3 种互作模型（图1.3）(Dodds and Rathjen, 2010)。
【参考文献】：
期刊论文
[1]棉花黄萎病的抗性遗传研究[J]. 梁亚军,曲延英,李吉琴,冯方剑,张翠芳,陈全家,郑炜佳,申怀伟. 新疆农业科学. 2010(09)
[2]抗黄萎病新品系中植棉KV-3抗性遗传特性研究[J]. 王升正,齐放军,张文蔚,简桂良. 棉花学报. 2010(05)
[3]棉花抗黄萎病QTL初步定位[J]. 吴翠翠,简桂良,王安乐,刘方,张先亮,宋国立,黎绍惠,陈朝辉,王春英,张香娣,王坤波. 分子植物育种. 2010(04)
[4]Molecular mapping of Verticillium wilt resistance QTL clustered on chromosomes D7 and D9 in upland cotton[J]. JIANG Feng,ZHAO Jun,ZHOU Lei,GUO WangZhen & ZHANG TianZhen National Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement,Cotton Research Institute,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Science in China（Series C:Life Sciences）. 2009(09)
[5]海岛棉抗黄萎病性状分子标记的研究及QTL的定位[J]. 昝伟,高峰,刘海峰,李国英,宋武,罗城,李晖. 新疆农业科学. 2008(05)
[6]Mapping and Quantitative Trait Loci Analysis of Verticillium Wilt Resistance Genes in Cotton[J]. Hong-Mei Wang1,2, Zhong-Xu Lin1, Xian-Long Zhang1, Wei Chen2, Xiao-Ping Guo1, Yi-Chun Nie1 and Yun-Hai Li2 (1National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement of the Ministry of Agriculture, Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455112, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(02)
[7]陆地棉抗黄萎病性状的遗传及分子标记研究[J]. 葛海燕,汪业春,郭旺珍,张天真. 棉花学报. 2008(01)
[8]陆地棉抗黄萎病、纤维品质和产量等农艺性状的QTL定位[J]. 杨昶,郭旺珍,张天真. 分子植物育种. 2007(06)
[9]陆地棉品种抗黄萎病性状的分子标记及其辅助选择效果[J]. 王芙蓉,刘任重,王留明,张传云,刘国栋,刘勤红,马小波,张军. 棉花学报. 2007(06)
[10]植物抗病基因结构、功能及其进化机制研究进展(英文)[J]. 刘金灵,刘雄伦,戴良英,王国梁. 遗传学报. 2007(09)
本文编号：3146239
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