基于GBS测序技术的菜豆普通细菌性疫病抗性基因挖掘

Gene excavation and application is important for improving eco-adaptability and yield stability of crops in diverse ecoregions, and also for benefiting surrounding environment by reducing fungicides application. But research on the common bacterial blight gene is fall behind, especially new gene discovering. Our preliminary study indicated that Longyundou 5 have a high level of resistant to common bacterial blight. Then we constructed RIL (F6: 194 lines) and fine mapping population (F2: 2,258 lines) from the cross Longyundou 5 and Longyundou 4.In this project, we plan to re-sequence the genomes of the RIL population using GBS to detect SNPs to construct a high density SNP map and perform gene mapping. Then, we will develop lots of SSR, SNP and other PCR markers between target region based on genomic sequences. Finally, we will be mapped a new resistant gene for common bacterial blight using F2 population. At last, we will be identified candidate gene by virus induced gene silencing and transgenosis methods. We also dissect allelic of candidate gene and develop excellent markers for breeding. The results of this project will set up foundation for MAS breeding of common bacterial blight in the future.

作物抗病基因挖掘和育种利用对提高作物适应性、稳产性和减少农药对环境的污染至关重要。而国内外对普通细菌性疫病的研究相对滞后，特别是在基因克隆及抗性分子机制方面的研究更是空白。我们已经完成我国普通菜豆资源普通细菌性疫病的抗性鉴定、评价，筛选获得部分抗性材料；利用抗性材料龙芸豆5号构建了重组自交系群体（RIL F6:194株）及精细定位的大分离群体（2,258株）。在此基础之上，本项目拟通过GBS高通量测序技术构建重组自交系群体的高密度遗传连锁图谱，开展普通细菌性疫病抗性基因的定位；在初步定位基础之上，利用大分离群体对候选基因进行精细定位，明确抗病候选基因后，采用转基因及基因沉默技术验证候选基因功能；最后利用自然群体挖掘候选基因的优异等位变异，并开发功能标记应用于抗病分子育种。本项目的实施将在一定程度上解决我国普通菜豆抗细菌性疫病基因源缺乏的重大问题，并将提供有效的基因或标记用于抗病分子育种。

普通菜豆是最重要的食用豆类之一，在生产上普遍存在单产低、抗病性弱等问题。我国普通菜豆种质资源中蕴含有丰富的高产、抗病遗传变异。本项目在前期对普通菜豆种质资源细菌性疫病抗性鉴定基础之上，利用抗性材料构建分离群体，定位并分离抗性控制基因，并对候选基因进行功能初步分析。项目的研究结果将提供有效的基因或标记用于抗病分子育种。最终，本项目取得如下主要结果：.1）抗性基因遗传分析。通过对抗感亲本分离群体的后代分离群体的细菌性疫病抗性鉴定。说明抗性基因为细胞核遗传，是由不完全显性基因控制；F2代分离抗感分离明显，并呈现连续分布，说明抗性是数量性状，同时，抗感分离不符合基因分离定律，说明抗性是受多基因控制。.2）抗性基因初步定位。对HR45与F5919进行多态性检测，共获得537个亲本间具有多态性的标记，并构建遗传连锁图谱，结合F2群体表型利用Pv06 、Pv08染色体上检测抗病位点，均位于染色体末端，其中Pv08上的效应值较大。.3）抗性基因精细定位。通过对初步定位的候选区段内开发分子标记和扩大分离群体，将候选基因精细定位于p8s433和p8b17之间，物理距离为18.5Kb，候选区段内包含有三个候选基因，分别编码ATPase、PPR和anthocyanidin 3-o-glucosyltransferase 1-like 蛋白。.4）抗性基因功能初步分析。采用BPMV病毒载体在抗病材料中沉默基因后，抗性为感病，而BPMV病毒载体在感病材料中过表达基因后，表现为抗病，说明GENE1为抗性基因。并将其定位于细胞核内；还对GENE 1抗感材料间序列及表达模式进行了分析，为进一步阐明抗性机制奠定了基础。.5）项目成果。以项目为第一资助发表SCI论文1篇，项目负责人获得黑龙江省科技二等奖1项（排名第五），培养博士研究生1名。