番茄NBS-LRR抗病基因分析及黄化曲叶病毒Ty-2抗性候选基因鉴定、表达分析

摘要

番茄（Solanum Lycopersicum Mill.），属茄科番茄属，是世界继马铃薯之后的第二大蔬菜作物，但番茄的生产通常受到病原菌的严重制约。NBS-LRR(Nucleotide BindingSite-Leucine Rich Repeat)是植物基因组中最大的基因家族之一。番茄黄化曲叶病毒病(Tomato Yellow Leaf Curl Virus Disease，TYLCVD)为目前危害世界番茄生产的主要病害，其中Ty-2抗病基因对亚洲地区TYLCVD具有显著的抗性，是重要的抗病基因之一，该基因位于分子标记C2 At2g28250(82.3 cM)与T0302(89.0 cM)之间。为全面分析番茄NBS-LRR抗病基因家族，本研究主要基于番茄测序基因组信息，利用生物信息学方法对番茄NBS-LRR抗病基因家族成员数目进行鉴定，并对其染色体定位和系统发育关系进行了分析。随后，将番茄和马铃薯NBS-LRR抗病基因进行了比较基因组学分析。为缩小Ty-2基因的鉴定范围，并为进一步开发分子标记进行精细定位以及解析其功能奠定基础，我们借助番茄全基因组信息，运用生物信息学方法，对Ty-2抗病基因所在区段内的候选基因进行了鉴定与分析，并通过多种表达方式(EST、cDNA、基因芯片和RNA-Seq)揭示了这些候选基因不仅涉及番茄的生长发育，而且还参与了番茄对多种病原菌的胁迫反应。研究结果如下:
　　1、番茄NBS-LRR抗病基因家族全基因组分析
　　番茄基因组共包括252个NBS-LRR抗病基因，分布于番茄12条染色体上;63.5％的基因成簇存在，大部分为串联重复;系统发育关系分析表明番茄CC-NBS-LRR(CNL)亚家族较其他亚家族扩展程度大;同线性分析发现，番茄中共79个NBS-LRR抗病基因与马铃薯基因具有同源关系。结果将为番茄NBS-LRR抗病基因家族的深入研究提供依据，同时也为利用番茄NBS-LRR基因进行基因定位以及相关抗病基因克隆等奠定基础。
　　2、番茄黄化曲叶病毒抗性基因Ty-2候选基因鉴定、表达分析
　　番茄Ty-2抗病基因所在的两个分子标记C2_At2g28250和T0302之间的物理区间内共编码69个基因，其中22个为抗病相关基因，包括NBS-LRR抗病基因、蛋白酶类基因（蛋白激酶、激酶受体、蛋白异构酶等）、细胞色素和转录因子等。EST表达分析揭示77.3％(17/22)的抗病候选基因具有表达特性，共编码143个EST;基于全长cDNA分析，发现7个候选基因具有表达特性，其中4个候选基因参与了植物对病原菌的胁迫反应;基因芯片表达分析显示，大多数的候选基因参与了番茄对多种病原菌如真菌、细菌和病毒的反应。RNA-Seq分析揭示了所有的候选基因参与了番茄的生长发育。总之，通过生物信息学方法，我们将Ty-2抗病候选基因限定到22个基因范围之内，且研究证实它们参与了番茄的生长发育以及应对逆境的胁迫反应，这将为进一步开发分子标记进行精细定位以及解析其功能奠定基础。

目录

声明

摘要

缩略词表

前言

第一章 文献综述

1 植物NBS-LRR抗病基因的结构、功能、进化起源及其应用

1．1 植物NBS-LRR抗病基因的克隆

1．2 植物NBS-LRR抗病基因结构及功能

1．3 植物NBS-LRR基因起源与进化

1．4 植物NBS-LRR抗病基因家族的运用

2 番茄黄化曲叶病毒抗性基因研究

2．1 黄化曲叶病毒及其危害症状

2．2 番茄抗TYLCVD基因的挖掘

2．3 番茄TYLCVD抗性基因的抗性机制

2．4 番茄抗TYLCVD基因分子标记的筛选及基因定位

第二章 番茄NBS-LRR抗病基因家族全基因组分析

1 材料与方法

1．1 番茄NBS-LRR抗病基因的鉴定

1．2 NBS-LRR抗病基因定位

1．3 NBS-LRR抗病基因系统发育树的构建

1．4 番茄与马铃薯NBS-LRR抗病基因比较分析

2 结果与分析

2．1 番茄NBS-LRR抗病基因的鉴定及其分类

2．2 番茄NBS-LRR抗病基因的定位

2．3 NBS-LRR抗病基因的系统发育关系分析

2．4 番茄和马铃薯NBS-LRR抗病基因比较分析

3 讨论

第三章 黄化曲叶病毒病Ty-2抗性候选基因鉴定、表达分析

1 材料与方法

1．1 Ty-2候选基因的鉴定

1．2 基于EST的Ty-2抗病基因区段候选基因表达分析

1．3 Ty-2候选基因全长cDNAs分析

1．4 基于基因芯片和RNA-Seq的Ty-2候选基因表达分析

2 结果与分析

2．1 番茄Ty-2抗病候选基因的鉴定

2．2 基于EST表达分析

2．3 基于全长cDNA表达分析

2．4 基于基因芯片的表达分析

2．5 基于RNA-Seq的表达分析

3 讨论

全文总结

参考文献

附录

攻读硕士期间发表论文情况

致谢