大白菜根肿病抗性基因的精细定位与标记开发

发布时间：2020-04-24 09:32

【摘要】：根肿病是由根肿菌侵染芸薹属植物的根部引起的,被称为芸薹属植物的“癌症”。大白菜属于芸薹属植物,产量受根肿病的影响十分严重。近年来,大白菜根肿病发病面积急剧增加,造成了重大的经济损失。因此,抗性基因的挖掘和抗根肿病品种的培育在大白菜根肿病的研究中具有十分重要的意义。本研究以抗根肿病材料欧洲芜菁ECD01和感病DH系Y510-9作为研究亲本,构建F_2群体以及F_(2:3)家系,利用BSA-Seq对抗根肿病基因Crr5进行定位,开发与之紧密连锁的分子标记,用于大白菜分子辅助育种。主要得到以下结果:1.对感病材料YX55、Y510-9和抗病材料ECD01、14CR514M-3被根肿菌侵染的根毛及皮层进行细胞学鉴定。结果表明感病材料YX55的平均根毛侵染率比抗病材料ECD01、14CR514M-3的平均根毛侵染率高47.53%-50.02%,Y510-9的平均根毛侵染率比ECD01的高40.06%。从皮层侵染来看,从第6天就观察到感病材料YX55、Y510-9的皮层被侵染。2.对F_2群体进行根肿病鉴定和抗性遗传分析,经卡方检验,分离比例符合3:1,表明该根肿病抗性基因是由单基因控制的。构建极端DNA混池,进行BSA-Seq分析,将根肿病抗性基因定位于A08染色体的0.4-2.2 Mb之间,并将该基因命名为Crr5。3.开发20对多态性标记及用课题组已有的大白菜A08染色体上的标记筛选了5对多态性标记,用JoinMap 4.0对标记进行连锁分析,将Crr5基因定位在标记KMM32-4和Bra154-4之间,遗传距离分别是0.1 cM和0.4 cM,物理位置在1.1-1.6 Mb。利用开发的最佳标记之一KMM32-4对8个BC_2F_2群体进行正确性验证,其一致率在91.11%-100%之间,平均一致率为96.78%,该标记初步用于分子标记辅助选择。4.在1.1-1.6 Mb有57个预测基因,其中BraA08000154基因编码产物包含Leucine-rich repeat结构域,可能参与抗病过程。对这个基因的相对表达量进行分析。结果表明,同一时期这个基因在抗病植株的表达量显著高于感病植株的表达量,进一步表明这个基因可能为根肿病抗病基因Crr5的候选基因。
【图文】：

图 1.1 根肿菌的生命周期。 a 一个休眠孢子；b 主要游动孢子；c 根毛中的原发性根肿菌；d 根毛中的孢子囊簇；e 空的游动孢子囊；f，g 皮质细胞中的继发性根肿菌；h 在皮层细胞的休眠孢子[7]。Fig. 1.1 Life cycle of Plasmodiophora brassicae. a Resting spore. b Primary zoospore. c Primaryplasmodium in root hair. d Zoosporangial cluster in root hair. e Empty zoosporangium. f, gSecondary plasmodia in cortical cells. h, i Resting spores in cortical cells[7].目前尚不清楚在非寄主植物根中的次生游动孢子是否会感染芸薹属植物寄主的根部。与皮层细胞相比，根毛中的宿主特异性可能更小，比如上述所描述的在非寄主植物中也能观察到根毛侵染，但皮层没有被侵染[11]。这需要进一步研究非寄主植物根毛感染的作用。研究人员开发了毛状根培养物和悬浮培养物的芸薹属根肿菌的体外双重培养，提供一种非破坏性地观察根肿菌在宿主细胞内生长的方法，并从这些技术中获得了对芸薹属根肿菌生命周期的新观点[14-16]。尽管一些研究使用了具有愈伤组织培养的根肿菌双重培养物，但在宿主组织中观察根肿菌仍然存在困难[17-19]。另外根肿菌休眠孢子的表面消毒是在毛状根培养物中建立根肿菌双重培养物时所需的最重要技术之一，将根肿菌休眠孢子悬 1

荧光探针（FAM 和 HEX）、两个通用淬灭探针，，所谓探针就是在一段普通的核苷酸末端进行了修饰，两个荧光探针是在两条不同寡核苷酸 5'端分别修饰FAM 和 HEX 荧光基团，两个淬灭探针是在与两个荧光探针寡核苷酸互补序列3'端分别修饰了 FAM 和 HEX 荧光淬灭基团[82]。当两个荧光探针和相应的两个灭探针的寡核苷酸链互补结合在一起时，荧光信号不能够得到激发和释放，当高温变性，两种寡核苷酸链分开时，荧光淬灭剂才会失去作用，荧光信号以释放[82]。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：S436.341

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本文编号：2638811