‘秦冠’苹果遗传连锁图谱的构建及褐斑病抗性基因的定位

来源 :西北农林科技大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:jingkaiqq
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我国是世界上最大的苹果生产国和消费国,在世界苹果产业中占有举足轻重的地位。苹果褐斑病(Marssonina Leaf Blotch)是我国苹果生产中的主要病害之一。目前,生产上对苹果褐斑病的防治以化学防治为主。然而,随着抗药性菌株的出现以及环境保护和食品安全问题的日益加重,药剂防治的难度和使用风险也与日俱增。为此挖掘苹果褐斑病抗性品种中的抗病基因,选育抗病品种,是控制苹果褐斑病最经济有效的手段。本研究以苹果褐斑病高抗品种‘秦冠’和易感品种‘长富2号’及其杂交后代为试材,构建‘秦冠’苹果的高密度SNP遗传连锁图谱,进行褐斑病抗性相关基因座的定位和候选基因的筛选,旨在利用现代分子生物学和生物信息学技术,为挖掘‘秦冠’苹果褐斑病抗性相关的关键基因奠定基础。获得的主要结果如下:1. 依据2018年田间定植的苹果杂交群体植株的抗病分级结果,选择极端抗病和极端感病的F1代各17株。通过对216对SSR标记进行多态性和重复性检测,筛选出58对在‘秦冠’中表现为杂合且均匀分布在苹果基因组上的多态性SSR标记。利用基因组扫描方法(GSA)对亲本和极端表型后代进行检测,通过卡方检验分析‘秦冠’等位基因分离比,获得了2个可能与抗性基因关联的标记,分别为LG6的C4065和LG12的CH01g12。对CH01g12周围标记进行进一步检测发现Hi02b07和Hi02f12同样可能与抗性基因关联。最终预测褐斑病抗性基因座可能位于‘秦冠’LG6的C4065附近和LG12的29.5~43.0 c M区间内。此外,还检测到2个可能与致死因子连锁的标记,分别为CH03c02和NZ02b1。2. 以‘秦冠’ב长富2号’的122株杂交后代为作图群体,采用20K SNP Illumina Infinium?array对124份DNA样本进行基因分型,构建了‘秦冠’和‘长富2号’的高密度遗传连锁图谱。‘秦冠’图谱包含17条连锁群,总长为1,112.3 c M,包含1,100个SNP标记,相邻标记平均间距为1.59 c M(858.18 Kb),覆盖了全基因组物理图长的91.33%;‘长富2号’图谱同样包含17条连锁群,总长为1,114.2 c M,包含1,082个SNP标记,相邻标记平均间距为1.66 c M(848.33 Kb),覆盖了全基因组物理图长的86.79%。3. 在2018、2019两年,对田间定植的苹果杂交群体植株的发病率、落叶率等褐斑病抗性相关的表型指标进行调查,并评价其抗病等级;在2019年,对杂交群体植株离体叶片进行褐斑病孢子悬浮液的人工喷雾接种和定量悬滴接种,统计发病程度和病斑面积。基于构建的遗传图谱进行QTL定位。通过KW检验定位到‘秦冠’LG15和LG17上的5个QTL位点。IM定位验证了在LG15上存在一个年份间稳定的QTL,标记SNP_FB_0269355与QTL峰稳定相关,两年间的LOD峰值分别为4.09和5.07,解释了14.3%和17.4%的表型贡献率,侧翼标记为RB_CT_1872379和SNP_FB_0271916。MQM定位将该QTL最显著的区间限制在LG15上的17.2~32.6 c M。4. 根据QTL侧翼标记位置,确定了该QTL区间对应的参考基因组物理位置为Chr15的5.07~10.45 Mb。GDDH13基因组在该区间内共包含676个基因。结合GO注释和其他物种中同源基因的功能描述初步筛选出73个候选基因,这些基因直接参与到响应真菌、细菌等的防御反应、抗病相关物质代谢、超敏反应、细胞壁修饰、活性氧清除等过程中。结合接种M.coronaria后‘秦冠’叶片的转录组数据,鉴定到14个候选基因在处理间的表达量存在显著性差异,可能与‘秦冠’的褐斑病抗性反应相关。在14个候选基因中,MD15G1090100、MD15G1103700和MD15G1104000属于TIR-NBS-LRR类抗病蛋白。
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