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基于效应子识别和孤雌生殖诱导的四倍体马铃薯野生种Solanum hjertingii抗晚疫病基因挖掘与功能分析

批准号:
32060499
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
35.0 万元
负责人:
王洪洋
依托单位:
学科分类:
作物基因组及遗传学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王洪洋

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
晚疫病是马铃薯最具毁灭性病害。挖掘和鉴定新抗病基因对马铃薯抗晚疫病育种至关重要。基于效应子识别,前期发现抗病资源四倍体马铃薯野生种Solanum hjertingii含有特异识别晚疫病菌RxLR效应蛋白PITG_16275的潜在抗病基因。利用孤雌生殖诱导S. hjertingii获得18株双单倍体,并对其进行抗病鉴定和PITG_16275识别分析。本项目拟对S. hjertingii双单倍体构建F2遗传分离群体,利用重测序和集群分离分析法比较分析抗病和感病池的SNPs差异,初步定位抗病基因QTL。在此基础上,通过在定位区间内开发Indel标记,结合交换单株抗、感表型对抗病基因进行精细定位,并利用与PITG_16275共表达、遗传转化等策略阐明抗病基因功能。本项目将效应子识别和孤雌生殖诱导有机结合,对获得双单倍体植株进行二倍体抗病遗传分子机制解析,旨在为马铃薯抗晚疫病基因克隆提供新思路。
英文摘要
Late blight is the most devastating disease of potato worldwide. Identification and mining of new resistance genes plays a crucial role in potato late blight resistance breeding. Our previous studies showed that the Solanum hjertingii is a tetraploid wild source of resistance to late blight. A Phytophthora infestans RxLR effector gene PITG_16275 could induce the hypersensitive response in S. hjertingii by toothpick inoculation, suggesting that the S. hjertingii potentially carry a resistance gene corresponding to PITG_16275. 18 dihaploid genotypes from S. hjertingii were induced by parthenogenesis, and their disease resistance and effector recognition were analyzed. This study will construct a F2 population based on the resistant dihaploid genotype of S. hjertingii. Constructing extreme pool by mixing the DNA of resistant and susceptible progenies, respectively, and subjected to DNA sequencing and bulked segregant analysis(BSA-seq). Analyzing the SNPs among those pools, mapping resistance locus, and then use molecular markers based on PCR amplification to confirm the results. The locus will be fined mapped through genotyping and phenotyping of the recombination plants from F2 individuals. Based on reference genomic annotation and qRT-PCR expression analysis, candidate resistance genes would be predicted. The function of the candidates will be verified by co-expressing NBS-LRR genes and effector PITG_16275 in Nicotiana benthamiana, overexpression of NBS-LRR genes in susceptible parent. This project integrates the effectoromics and parthenogenesis induction. The inheritance of resistance to P. infestans in the dihaploid genotype will be analyzed by crossing it with a susceptible diploid genotype. The results would provide a new idea for cloning late blight resistance genes in potato.
晚疫病是马铃薯生产上最具毁灭性病害之一。晚疫病菌在侵染寄主植物过程中分泌大量效应蛋白抑制植物免疫反应,植物则进化出抗病蛋白识别这些毒性效应蛋白从而激发抗病免疫反应。近年来,随着效应子组学和测序技术的发展,使得快速挖掘病原菌致病基因和马铃薯抗病基因成为可能。经过四年的实施,项目主要取得以下3个方面成果:1)基于四倍体马铃薯野生种Solanum hjertingii特异识别晚疫病菌效应蛋白Pi16275,利用远缘杂交技术获得部分二倍体S. hjertingii,结合转录组和同源基因克隆技术从二倍体S. hjertingii材料中克隆到已知抗晚疫病基因Rpi-vnt1.1和鉴定到一个新抗晚疫病基因Rpi-vnt1-like(GenBank accession: PP496051.1)。2)对晚疫病菌效应蛋白Pi16275、Pi07586、Pi05440及PiAVR3b的毒性机理进行初步解析。3)筛选到部分对晚疫病菌具有抑菌活性的有机化合物,建立了一套高效马铃薯染色体倍性分析方法。综上,项目从马铃薯S. hjertingii抗病材料中克隆到Rpi-vnt1.1及抗病功能类似新基因Rpi-vnt1-like,部分阐释了该材料的晚疫病抗性机理。通过对效应蛋白Pi16275、Pi07586、Pi05440及PiAVR3b毒性功能分析,部分揭示了晚疫病菌致病机制。以上研究结果为从四倍体马铃薯材料中挖掘抗病基因提供新思路,同时也为未来晚疫病的绿色防控提供理论依据。本研究在国内外期刊发表论文10篇,其中SCI论文4篇,中文核刊论文6篇。尚有1篇SCI论文在审中。申请发明专利2项,培养硕士研究生4名。
晚疫病菌效应蛋白Pi18215靶向StMybl调控马铃薯晚疫病抗性免疫应答机制解析
  • 批准号:
    32360523
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    33万元
  • 批准年份:
    2023
  • 负责人:
    王洪洋
  • 依托单位:
致病疫霉RxLR效应蛋白SFI7抑制马铃薯ETI免疫反应的分子机制研究
  • 批准号:
    31800134
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    24.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    王洪洋
  • 依托单位:
国内基金
海外基金