基于全基因组重测序获得的具LRR结构域基因的抗黄瓜白粉病功能鉴定

摘要

黄瓜白粉病是黄瓜（Cucumis sativus L.）生产上的三大主要病害之一，发病时不但降低植株的光合效能，同时影响植株产量和果实品质，发病严重时常常引起30％左右的减产。黄瓜抗白粉病新品种选育及应用是克服白粉病危害的根本技术途径。基于基因组测序技术和生物信息学的方法探究抗病基因已成为可能。本研究利用高通量Illumina测序技术，对实验室多年筛选获得的一个具有高抗白粉病且能稳定遗传的片段代换系SSL508-28和高感白粉病受体亲本D8进行了全基因组重测序，对比黄瓜9930参考基因组信息，在SSL508-28中发现了468，616个单核苷酸多态性位点（single nucleotide polymorphisms，SNPs）和67，259小片段插入缺失位点(insertion/deletion，InDel)，在D8中获得了537，352个SNPs和91，698个InDels。通过对比SSL508-28与D8基因组，共得到了15，682个SNPs和6，262个InDels，这些SNPs和InDels趋向于集中分布在五号染色体上。基于以上结果，我们对获得的SNPs和InDels进行了功能注释，发现有120个SNPs为非同义(non-synonymous)突变，30个InDels为移码突变(frameshift mutation)，这些非同义突变SNPs和移码突变InDels分布在94个基因当中。为了进一步验证94个突变基因对SSL508-28抗白粉病表型的贡献，我们对这94个基因进行了功能分类，其中有5个基因属于抗病(resistance，R)基因家族中NBS-LRR(Nucleotide binding site-leucine-rich repeats)类，利用qRT-PCR对这5个NBS-LRR基因在D8和SSL508-28中接种白粉菌前后的表达量进行检测，结果表明，基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1表达量在SSL508-28接种白粉菌后明显上调且在48小时达到表达高峰，而D8接种白粉菌前后表达量没有明显变化。为了进一步验证候选基因与黄瓜抗白粉病密切相关，我们通过qRT-PCR分析Csa2M435460.1和Csa5M579560.1在黄瓜不同抗感白粉病品种中的表达量，结果显示，Csa2M435460.1和Csa5M579560.1在抗病品种中的表达量高于感病品种，且在供体亲本JIN5-508中两基因的表达量最高。此外，我们还发现在SSL508-28中基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1的编码区发生的一个非同义突变使半胱氨酸和缬氨酸均突变成苯丙氨酸，因此推测，基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1是黄瓜抗白粉病相关基因且发生在基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1中的非同义突变是导致SSL508-28具有高抗白粉病特性的主要原因之一。

目录

摘要

缩略词表

第一章 文献综述

1 研究背景

2 黄瓜白粉病菌

2．1 病原菌及生理小种分化

2．2 黄瓜白粉病的发生和危害

2．3 黄瓜抗白粉病研究进展

3 染色体片段代换系

3．1 染色体片段代换系的概念

3．2 染色体片段代换系的构建

3．3 染色体片段代换系的优点

3．4 染色体片段代换系的应用

4 高通量测序技术体系和主要应用

4．1 高通量测序技术原理

4．2 全基因组重测序

4．3 全基因组重测序的应用

5 植物抗病基因(R基因)的研究进展

5．1 植物抗病的方式

5．2 植物抗病基因的结构与分类

5．4 NBS-LRR类抗病基因的表达研究

6 荧光定量PCR技术

7 研究的目的意义

第二章 利用全基因组重测序技术鉴定黄瓜染色体片段代换系中抗白粉病候选基因

1、材料与方法

1．2 D8与SSL508-28的深度重测序

2、结果与分析

2．2 SSL508-28与D8的全基因组重测序

3、讨论

第三章 候选基因表达验证及克隆

1、材料与方法

1．1 候选基因在SSL508-28和D8中的表达分析

1．2 候选基因在不同黄瓜抗感白粉病品种的表达分析

1．3 Csa2M435460．1与Csa5M579560．1的克隆

2、结果与分析

2．1 候选基因在SSL508-28和D8中的表达

2．2 候选基因在黄瓜不同抗感品种中的表达

2．3 Csa2M435460．1与Csa5M579560．1在SSL508-28与D8中的克隆

3、讨论

全文结论

参考文献

致谢

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