马铃薯晚疫病水平抗性相关基因中未知功能基因的定位

摘要

马铃薯（Solanum tuberosum L．）是世界上四大粮食作物之一，地位仅次于水稻、小麦和玉米。中国是最大的马铃薯生产国。由致病疫霉菌（Phytophthora infestans）引起的晚疫病是马铃薯全球范围内的毁灭性病害，严重地制约了马铃薯的生产和发展。最初人们使用化学药剂进行防治，取得了一定的成效，但是化学药剂不仅价格昂贵，而且还对环境造成了一定的污染。因此，培育抗性品种成为晚疫病防治的最有效途径。由主效基因控制的马铃薯晚疫病垂直抗性并不持久，因为新产生的小种会迅速克服这种单基因抗性。与垂直抗性相反，水平抗性是由微效多基因控制的数量性状，具水平抗性的品种虽会发生一定程度的病害，但没有病原小种的特异性，对品质和产量影响较小，抗性较为持久，且对晚疫病菌的选择压小，可以延缓病原菌的变异。因此，培育抗晚疫病的水平抗性品种已成为目前全球抗晚疫病育种的趋势。控制水平抗性基因的复杂性与病原菌和环境的复杂互作，以及马铃薯栽培种本身的四体性遗传，使得水平抗性育种十分困难。
　　 本研究从实验室已鉴定的348个马铃薯晚疫病水平抗性相关基因EST中筛选未知功能基因的EST，通过群体多态性检测进行基因定位，根据定位情况预测其功能，从而为开发马铃薯晚疫病抗性相关的分子标记奠定基础。主要研究结果如下：
　　 1．本研究从实验室已鉴定的348个EST筛选了与马铃薯晚疫病水平抗性相关的未知功能基因的EST35个。
　　 2．根据己知的EST序列设计特异引物，同时检测这些引物在两个二倍体马铃薯群体中的多态性。本实验选用的两个群体都是回交群体，分别是BCT群体和PCC1群体。多态性结果显示，2个标记在PCC1群体中有多态性，5个标记在BCT群体中有多态性。
　　 3．将具有多态性的7个标记回收、测序，然后在NCBI上进行Blast分析。结果表明，6个为目标基因，分别是DR751788、DR751719、DR751998、DR752001、DR752011和DR751984，1个为非目标基因。
　　 4．用作图软件定位这7个多态性标记，DR752011定位到PCC1遗传图谱的第8号染色体上；DR751719、DR751984、DR752001和DR751998分别定位在BCT遗传图谱的第6、12、1和4号染色体上。通过与已知图谱中的晚疫病水平抗性相关QTL比对，这些基因都不位于QTL区域。

目录

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声明

引言

1.1马铃薯晚疫病概述

1.1.1病原菌的特征

1.1.2晚疫病的症状与流行

1.1.3马铃薯晚疫病抗性类型

1.2遗传标记的研究发展

1.3 DNA分子标记技术简介

1.4 DNA分子标记技术的类型

1.4.1以Southen杂交为核心的分子标记

1.4.2以PCR为基础的分子标记

1.4.3基于PCR与限制性酶切技术结合的DNA标记

1.4.4基于单核苷酸多态性的DNA分子标记

1.5 EST标记的概述

1.6 EST标记的开发策略

1.6.1 EST数据的取得与前期处理

1.6.2 EST聚类

1.7各类EST标记的开发

1.7.1 EST-SSR标记的开发

1.7.2 EST-PCR标记的开发

1.7.3 EST-SNP的开发

1.7.4 EST-AFLP标记的开发

1.7.5 EST-RFLP标记的开发

1.8分子标记技术在马铃薯晚疫病研究中的应用

1.8.1在晚疫病菌中的研究应用

1.8.2构建遗传图谱、抗性基因及与晚疫病抗性相关的QTL定位

1.9本研究的目的及意义

2材料与方法

2.1植物材料

2.2 EST来源

2.3方法

2.3.1基于简单PCR的标记

2.3.2 PCR体系

2.3.3 PCR产物检测

2.3.4扩增产物的电泳检测

2.3.5差异片段回收与扩增

2.3.6连接反应

2.3.7大肠杆菌感受态的制备

2.3.8大肠杆菌感受态细胞的转化

2.3.9阳性克隆筛选、鉴定与测序

2.4数据统计与分子标记的定位

3结果与分析

3.1基因的筛选

3.2群体材料特异性扩增检测的结果

3.3群体材料的分子标记差异

3.4差异片段的回收、克隆与测序

3.5多态性标记的定位

4讨论

4.1关于作图群体

4.2标记开发

4.3马铃薯晚疫病水平抗性相关基因中未知功能基因定位

4.4未知功能基因的功能推测

4.5分子标记技术操作中值得注意的问题

4.6研究展望

参考文献

致谢