SLAF-seq 技术对一个热带高抗南方玉米锈病基因的图位克隆

Maize is China,s largest crop.As the economy develops,the demand for maize continues to rise. Southern Corn Rust is a common disease whose outbreaks causes production loss seriously (sometimes even a completely crop failure)..　In this study,a resistance identification of F2:3 family is undertaken by using a F2 population originated from a tropical inbred line S313 with high resistance to Southern Corn Rust.Meanwhile,SLAF-seq,a new high-throughput simplified-genome sequencing technology is applied to the two parents and F2 progeny to construct a SLAF library. Combining with BSA,the co-relation analysis between the SNP polymorphic markers from the library and the character is proceeded.Then by using the multiple SNP markers within the located region,the recombinant plants are screened out.The local genetic linkage map and the fine mapping of resistant gene of Southern Corn Rust are completed with HRM method to detect the recombinant plants.Then the target gene will be determined by the way of predicting and annotating the candidate genes in the fine mapping region.The target gene will then be transformed and detected.Finally a gene with high resistance to Southern Corn Rust will be cloned.

玉米是我国第一大粮食作物。随着经济的发展，对玉米的需求也持续上升。南方锈病是玉米生产中常见的一种病害，爆发流行时田块减产严重，有时甚至颗粒无收。.本研究利用一个高抗玉米南方锈病的热带自交系S313构建F2群体，利用F2：3家系进行抗性鉴定，同时采用一种新的简化基因组测序技术SLAF-seq对双亲及F2子代混池进行深度测序，构建SLAF文库，获得的SNP多态标记，结合BSA法，进行标记与性状间的关联分析，用初定位区内多个SNP标记筛选重组单株。应用HRM技术检测重组株，构建局部遗传连锁图，精细定位抗锈病基因。对精细定位区内候选基因进行预测和注释，确定目的基因。并对目的基因进行转化、验证。最终克隆出一个玉米高抗南方锈病基因。

玉米南方锈病是一种能导致玉米严重减产的叶斑病。培育抗南方锈病的玉米品种是控制该病害的最有效方法。为了鉴定出一个高抗玉米南方锈病自交系S313的主效抗性QTL，我们用S313与数个高感南方锈病自交系配制了若干F2群体并种植以进行遗传分析，从中选择了S313*PHW52的F2群体用于下一步试验。. 首先进行了混池重测序关联分析试验，把S313的抗性主效QTL定位在10染色体短臂约1.2-2.4M的区间，区间内包含有60个基因，其中48个基因为有效基因，经分析，发现有4个基因或与植物系统抗病性有关，或者是编码NB-ARC结构域的一种蛋白，因此暂时把这4个基因列为候选基因。. 为了进一步明确定位S313的主效抗性QTL，我们用一个186株的F2群体构建了连锁遗传图谱，含4977个SNP标记，进行QTL分析后共检测到1个主效抗性QTL，定位区间与上述BSA测序分析的结果一致，并且获得的区间更窄，为10染色体短臂上的1.52-1.71M的区段，该主效QTL能解释83%的表型变异率。. 随之，我们利用一个6705株的F2大群体及13个SNP标记，把主效QTL所在区间缩小至约80kb的范围，基因LOC100383460和LOC103640673为该区间的两个候选基因。. 根据参考基因组B73上基因LOC103640673的mRNA序列及S313的重测序结果设计一对引物扩增基因LOC103640673的全长，发现其包含3126bp的碱基数。接种前后RT-PCR差异表达分析表明基因LOC103640673的表达量有显著不同。但是基因LOC103640673转化拟南芥后接种南方锈病病菌并未出现发病现象，因此下一步我们将把基因LOC103640673直接转化一个高感南方锈病的玉米自交系以对其进行抗性功能验证。. 此外，与前人研究报道的10染色体短臂南方锈病抗性基因比较，发现S313的抗性基因位于一个全新的位点区间内，因此可以确定其抗性QTL是一个新型的抗南方锈病QTL，也是一个可应用于玉米抗性育种的新抗源。. 高抗玉米南方锈病基因的遗传分析、精细定位和克隆验证，以及进一步功能分析和分子机制调控研究，在直接应用于玉米遗传育种的同时，将为解析玉米-锈病互作的分子机制提供遗传基础，应用前景良好，意义重大。.