花生RIL群体抗青枯病鉴定与抗病基因AhqBW3的克隆和功能鉴定

来源 :福建农林大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:eacy_tang
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花生是我国重要的油用兼食用经济作物,在人民生活和国民经济中占据重要地位。由青枯雷尔氏菌引起的青枯病是花生最重要的土传性细菌病害,严重影响了花生的生产,目前没有有效的化学防治手段,因此解决青枯病最有效的手段还是培育抗病品种。国内外对花生抗青枯病的分子机理研究甚少,对控制青枯病的抗性基因数目、作用机制、花生-青枯菌互作的机理还不清楚,使培育抗青枯病高产优质品种进程缓慢。因此本研究通过筛选抗性种质资源,分离和鉴定花生抗青枯候选基因,为研究其抗青枯的分子机制,促进花生抗青枯分子育种提供基础。主要研究结果如下:  1.实验室前期以高抗青枯病的花生品种粤油92和高感青枯病的花生品种新会小粒为亲本,构建了抗青枯重组自交系(Recombinant Inbred Lines,RIL)群体,本研究对F9代RIL群体的300个家系进行了农艺性状考查,通过大田接种青枯菌进行了抗青枯性状鉴定。结果表明主茎高、侧枝长、总分枝数、单株果数、单株饱果数、单株果重等六个农艺性状观察值呈连续分布,属于多基因控制的数量性状遗传。RIL群体对青枯菌的抗性表现差异显著,且存在超亲优势。花生青枯病抗性属于数量性状,且与分枝数、单株果重等性状间连锁关系不紧密。根据病情指数进行筛选,群体中抗青枯病的材料有58份,高感青枯病的材料有125份。通过比较筛选出了10个高抗青枯病的家系(16,108,130,131,251,261,336,362,475,646)和10个高感青枯病的家系(4,13,35,151,161,265,287,317,463,552)。结合实验室前期抗黄曲霉抗性鉴定的结果,从中选出了3个兼抗青枯病和黄曲霉的家系(16,251,475);其中2个家系(475,251)是单株产量(单株果重分别为38g,43g),黄曲霉和青枯病抗性都比较高的综合优良材料,可作为优异种质进行研究。  2. NBS-LRR类抗病基因是目前已知的在植物抗病防御反应中发挥关键作用的抗病基因最大家族。本研究在对花生抗青枯 QTL遗传连锁图谱分析的基础上,发现了一个与抗青枯分子标记SNP79紧密连锁的NBS-LRR类基因AhqBW3,该基因在抗病品种粤油92中受青枯菌诱导下调表达4倍,通过 RACE获得了其全长 cDNA,该基因全长2,998bp,编码855个氨基酸,具有典型的NBS-LRR类保守结构域,在洋葱表皮细胞瞬间表达其与GFP融合蛋白定位于细胞膜和细胞质中。荧光定量分析AhqBW3受青枯菌侵染后的表达模式显示,在抗青枯花生品种粤油92中下调表达,在感病材料新会小粒中先上调表达后略下调表达。ABA、ET、JA等激素诱导下,AhqBW3在抗青枯花生品种粤油92中下调表达,在感病材料新会小粒中上调表达。该基因在本氏烟草叶片瞬间超表达能引起过敏性反应。超表达AhqBW3感青枯病烟草品种红大对青枯菌的抗性明显增强。深入研究AhqBW3超量表达的转基因烟草在接种青枯菌后一系列防御反应相关基因NtH1N1,NtHSR515,NtPR1b,NtPR2,NtPR4,NtPR1ak,NtNPR1和NtAcs6发现,这些基因与非转基因对照相比都能够明显上调表达。推测AhqBW3可能参与花生对青枯菌的防御反应,并且是通过多种信号途径、复杂的调控网络实现的。AhqBW3基因的获得对于研究花生抗青枯病相关基因的结构和功能具有重要意义,为花生抗青枯病遗传育种奠定了基础。
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