辣椒抗疫病基因的定位及相关基因的克隆与功能分析

发布时间：2017-12-17 00:12

  本文关键词：辣椒抗疫病基因的定位及相关基因的克隆与功能分析

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【摘要】：辣椒疫病(Phytophthora blight)是由辣椒疫霉菌(Phytophthora capsici)引起的一种威胁辣椒生产的土传病害。目前,该病害在世界各地的辣椒产区均有发生。寻找抗病基因,并育成抗病品种是防治辣椒疫病最理想的方法。关于辣椒对疫病的抗性研究一直是众多科研工作者聚焦的重点,但遗传学研究发现,不同抗源材料的抗性遗传规律不同,而且所用疫霉菌小种不同,得出的遗传分析结果也存在差异。本研究选用了抗性遗传相对简单的辣椒材料PI201234以及致病力中等的疫霉菌生理小种2。通过遗传分析、基因定位及VIGS方法,以期定位抗疫病基因,并对候选基因进行初步的功能验证,为后续克隆抗病基因,揭示抗病机制,最终培育抗病品种提供科学依据。本研究对辣椒抗疫病材料PI201234的根部进行接种疫霉菌生理小种2和接水处理,利用转录组测序技术,对根部样品进行测序分析,共筛选到1220个差异表达基因,其中有480个基因显著上调,740个基因显著下调。根据基因的功能注释,找到204个可能与抗性相关的基因。从中挑选了12个具有不同功能的基因,利用荧光定量PCR的方法,分析了它们在接菌后不同时间的表达模式,发现它们的表达模式在抗感材料间有明显差异,推测这些基因可能与辣椒对疫病的抗性有关。本研究还开发了SSR标记,用于后续的基因定位和其他遗传分析。为了定位抗病基因,本研究以抗病材料PI201234和感病材料上海园为亲本,构建了F2分离群体。利用灌根接种法对794个F2单株进行抗病性鉴定,发现抗感单株的分离比符合3：1,表明PI201234对疫霉菌生理小种2的抗性是受单显性基因控制的,将该基因暂时命名为CaPhyto。通过基因定位,最终将CaPhyto定位在了辣椒5号染色体1.08 Mb的区域内。参照Zunla-1基因组注释信息,发现在这个区域内有11个基因,其中5个基因具有抗病相关的功能注释。定位结果显示,标记ZL6726与ZL6970与抗病基因紧密连锁。通过实际应用,发现标记ZL6726的准确性较高,达到97.1%,适用于分子标记辅助选择育种。利用VIGS的方法,对候选基因的功能进行了初步验证。沉默后的抗性鉴定结果显示,只有基因Capana05g000764被沉默后的部分植株出现了感病的表型,因此推测该基因与PI201234对疫病的抗性有关。蛋白结构域分析及聚类分析结果表明,该基因是一个油菜素内酯甾醇类化合物的受体蛋白类家族基因BRL2,但前人研究认为,BRL2并不能编码油菜素内酯甾醇类化合物受体蛋白,而是调节原形成层细胞的早期分化。表达分析结果显示,基因Capana05g000764在根部表达量最高,且在PI201234接菌后上调表达,但在上海园中下调表达。结合植株的发病症状,推测该基因参与了植物对疫霉菌的抗性。该基因的功能还需进一步的实验验证。本研究通过对抗疫病材料PI201234进行转录组测序分析,找到了204个抗疫病相关基因,并开发了4723对SSR标记；通过基因定位,将抗病基因定位在了辣椒5号染色体1.08 Mb的物理范围内；通过VIGS功能初步分析,找到了与抗病相关的候选基因Capana05g000764,并对候选基因的功能进行了预测。本研究所得数据及结论为后续克隆抗病基因并进行功能互补验证做了准备,所开发分子标记ZL6726可为辣椒抗疫病育种提供方便。
【学位授予单位】：中国农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S436.418.1

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