小麦条锈菌中国鉴别寄主尤皮Ⅱ号抗条锈病基因的精细定位

来源 :中国农业科学院 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zoulin
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小麦条锈病是当今我国小麦生产上最为严重的病害之一,严重影响小麦的品质和产量。小麦条锈菌是专性寄生菌,目前利用鉴别寄主的抗病基因仍是鉴定条锈菌小种致病基因的唯一有效方法。因此,明确小麦条锈菌鉴别寄主抗条锈病基因及遗传特点和抗性特点,进行分子标记定位,并通过转录组测序进行分析,利于在基因水平和转录水平上进行小麦条锈菌生理专化研究和抗病性分析。尤皮Ⅱ号是小麦条锈菌鉴别寄主,对我国小麦条锈菌具有特别的鉴别能力,对其所携带的抗条锈病基因进行遗传分析和标记定位,并予以命名,具有重要的理论和实际意义。本研究通过常规杂交分析,以轮回亲本铭贤169为母本与近等基因系铭贤169*6/YrJu4(N9)杂交构建F2代作图群体。采用SSR和EST-SSR技术,利用已有的引物,并通过共线性分析设计引物,用高通量测序技术对铭贤169和铭贤169*6/YrJu4的不同时间点样品进行转录组测序并开发SSR引物,对基因供体尤皮Ⅱ号、轮回亲本铭贤169及抗条锈病近等基因系铭贤169*6/YrJu4基因组DNA进行PCR扩增和变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分析,通过近等基因系铭贤169*6/YrJu4,对其基因供体尤皮Ⅱ号中抗条锈病基因YrJu4进行了分子标记筛选和精确定位;以轮回亲本铭贤169和铭贤169*6/YrJu4的N9株系为试材,接种CYR17②,选取时间点为0h、6h、12h、24h和48h,分别提取叶片总RNA用于转录组测序,筛选候选基因。研究结果如下:(1)通过4种方法,筛选出31对引物,即pTtksuG5、CFD6、CFD168、WMC702、WMS445、CFA2058、GPW2111、GPW2125、PSP3153、GPW7379、BE407000、BE423182、BE444378、BE497393、BE606324、BG606824、R2-10-2、R3-7、R6-1-2、R8-1-2、R11-6-2、R12-3、6a、12b、18a、19b、25a、40a、47a、49b和54b在近等基因系铭贤169*6/YrJu4与轮回亲本铭贤169间能稳定扩增出差异DNA片段,经40株抗感单株和354株F2代作图群体的遗传连锁性检测,发现有7对引物(GPW7379、49b、GPW2125、R2-10-2、BE423182、WMC702、WMS445)的扩增位点与目的基因YrJu4具有遗传连锁性,遗传距离依次为17.1cM、14.6cM、14.1cM、13.5cM、4.1cM、11.7cM和15.2cM。Xbe423182与Xwmc170(王冬梅,2013)可作为YrJu4的两个侧翼标记,将YrJu4标定在小麦染色体4.6cM范围内,可用于目的基因的分子标记与定位。尤皮Ⅱ号抗条锈病基因YrJu4在小麦2A染色体上的位置为:Xgpw7379—X49b—Xgpw2125—XR2-10-2—YrJu4—Xbe423182—Xwmc702—Xgwm445。鉴于尤皮Ⅱ号是具有特别鉴别力的小麦条锈病中国鉴别寄主,其中所含YrJu4基因是不同于其它抗条锈病基因的未知新基因,建议将YrJu4按国际命名为Yr60。构建了用于目的基因YrJu4精细定位的4253株F2代作图群体,并采用常规杂交分析方法,接种条锈菌系CYR17②,对轮回亲本铭贤169、基因供体尤皮Ⅱ号和近等基因系铭贤169*6/YrJu4及其杂交后代进行苗期抗性鉴定及统计分析,结果显示,近等基因系铭贤169*6/YrJu4对CYR17②的抗病性是由1对隐性基因控制。(2)转录组测序结果显示,测序结果理想,质量较高,共获得241947条N50值为1021的unigenes序列,平均长度为640nt,丰富了小麦的转录组信息。经过blast比对,在Nr库中比对上unigenes数目最多的前3个物种依次是大麦、二穗短柄草和粳稻;19404个unigene被注释到KOG数据库中24种类别中,包含样本基因最多的3个类别分别为信号转导机制、翻译后修饰和一般功能预测;有21496个unigene被注释到KEGG数据库,在KEGG中注释最多的3个代通路分别是核糖体通路(ko03010)、植物-病原菌互作通路(ko04626)和淀粉和蔗糖代谢通路(ko00500);有49019个unigene被注释到3大类65亚类的GO分类上,与抗真菌病害有关的unigenes共有90个。分析了接种条锈菌CYR17②生理小种6h和12h后近等基因系铭贤169*6/YrJu4与铭贤169的转录组表达差异,发现上调表达unigenes共有46个,下调表达unigenes共有39个;以接种12h后为起点,以铭贤169作为对照,发现近等基因系铭贤169*6/YrJu4中21个unigenes表达在12h、24h和48h呈现持续上调,有31个unigenes在12h、24h和48h呈现持续下调表达。以上分析结果为进一步研究抗病基因YrJu4调控途径提供重要信息。
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