抗番茄疮痂病新基因Rx5(t)的克隆和分子调控机理
批准号:
32072584
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杨文才
依托单位:
学科分类:
蔬菜与瓜果生长发育
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杨文才
中文摘要
番茄疮痂病由黄单胞杆菌属的多个种和小种引起,在同一地区不同种和小种同时存在,更替频繁,而目前已经鉴定到的抗性资源相对较少,导致育种中可利用的抗性基因也少,给抗病育种和病害综合防治带来巨大挑战。本课题组最近从醋栗番茄中发现了一个新的抗病材料LA2401,遗传分析表明其抗性由一对显性基因控制,初步定位结果显示,该基因与所有已知抗番茄疮痂病的基因不同,为新基因,暂时命名为Rx5(t)。本项目拟对Rx5(t)基因进行精细定位,图位克隆获得该基因,采用遗传转化互补和基因编辑确定基因的功能;分析与新基因Rx5(t)和已知基因Rx4互作的番茄基因和病原菌无毒基因,比较Rx5(t)和Rx4的抗性调控机理;同时,建立Rx5(t)基因的功能分子标记辅助选择体系,构建携带Rx5(t)基因的近等基因系。本项目的实施可为系统研究番茄疮痂病的抗性机理和培育抗病品种提供新的基因资源和材料。
英文摘要
Bacterial spot of tomato is caused by multiple species and races of Xanthomonas spp. Different species and races can exist simultaneously and change frequently in the same region. To date, there are relatively few resistant sources have been identified, resulting in less resistance genes available in breeding, which brings great challenges to disease resistance breeding and integrated management of the disease. Recently, we identified a novel resistant accession LA2401 from Solanum pimpinellifolium. Genetic analysis indicated that the resistance in the line is conditioned by one single dominant gene. Based on the preliminary mapping position, the resistance in LA2401 is conditioned by a novel gene because it is different from all known genes for resistance to bacterial spot in tomato, and thus is temporarily designated as Rx5(t). The project described here is intended to conduct fine mapping and map-based cloning of the gene. Transgenic and gene editing approaches will be applied to validate its function. Genes in tomato and avirulence genes in the bacteria that interact with Rx5(t) and a known resistance gene Rx4 will be identified for comparing the resistance mechanisms between Rx5(t) and Rx4. Meanwhile, marker-assisted selection system for Rx5(t) will established and near iso-genic lines carrying the Rx5(t) will be developed. This project will help systematically understand mechanisms of resistance to bacterial spot in tomato, and provide a novel gene and plant materials for developing resistance cultivars.
由黄单胞杆菌属病原菌引起的疮痂病是番茄生产中常见的一种细菌性病害。该病害的病原菌复杂多变,截至2016年,我国报道了病原菌的四个种和三个小种(T1、T2、T3),分布于所有番茄种植区,对番茄生产造成了严重的威胁,利用寄主抗性培育抗病品种是防治该病害的唯一经济有效而环境友好的措施。本项目主要针对来自醋栗番茄材料LA2401的抗番茄疮痂病T3小种基因Rx5(t)开展克隆、功能验证和调控机理解析等研究工作,同时建立该基因的分子标记辅助选择体系,构建近等基因系,完成了既定任务,主要结果如下:. 1. 完成了对Rx5(t)基因的精细定位、图位克隆和功能验证。采用经典遗传分析、图位克隆等方法,将Rx5(t)精细定位到11号染色体上61.8 kb区间,结合三代测序技术从LA2401中鉴定到一个包含该基因的137 kb序列,一个NBS-LRR蛋白的基因作为Rx5(t)的候选基因,采用CRISPR/Cas9技术对该候选基因进行编辑,得到的突变体失去了对T3小种的抗性,从而确认了Rx5(t)基因提供LA2401对T3小种的抗性。. 2. 明确了Rx5(t)与Rx4之间的关系,获得了相关调控基因。Rx5(t)与Rx4分别来自于两份不同的醋栗番茄材料LA2401和PI128216,采用Rx4基因的标记不能鉴定Rx5(t)基因。因此,本项目通过比较两份材料的基因组序列,发现Rx5(t)与Rx4基因序列上存在较多差异,确定二者是位于染色体相同位置的不同基因。采用酵母双杂交、RNA-seq等方法,鉴定到可能参与这两个基因抗性的信号传导基因,通过CRISPR/Cas9技术创制了这些基因的突变体。. 3. 建立了Rx5(t)的分子标记辅助选择体系,构建了携带Rx5(t)基因的近等基因系。根据基因序列特征,设计了Rx5(t)特有的分子标记,建立了分子标记辅助选择体系,并成功用于近等基因系的构建,获得了携带Rx5(t)的栽培番茄近等基因系。. 4. 评价了我国自主选育的224个番茄品种和品系以及收集的135份野生种材料对番茄疮痂病的抗性,分析了已知抗病基因在这些种质资源中的分布状况,鉴定出1份具有广谱抗性的新种质。. 项目完成了既定任务,为番茄疮痂病的抗病机理研究提供了理论支撑,也为番茄抗疮痂病新品种选育提供了基因和材料
番茄材料抗疮痂病T1小种的QTL位点Rx3的克隆和功能分析
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批准号:31572123
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项目类别:面上项目
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资助金额:59.0万元
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批准年份:2015
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负责人:杨文才
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依托单位:
番茄材料抗疮痂病菌T3小种的分子机理及调控
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批准号:31372073
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项目类别:面上项目
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资助金额:82.0万元
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批准年份:2013
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负责人:杨文才
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依托单位:
栽培番茄InDel标记的开发及其在番茄红素含量遗传研究中的应用
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批准号:31171973
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项目类别:面上项目
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资助金额:56.0万元
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批准年份:2011
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负责人:杨文才
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依托单位:
番茄疮痂病T3小种抗性基因精细定位与BAC文库构建
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批准号:30972003
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项目类别:面上项目
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资助金额:31.0万元
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批准年份:2009
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负责人:杨文才
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依托单位:
栽培番茄分子标记的发掘及其在疮痂病抗性遗传中的利用研究
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批准号:30671425
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项目类别:面上项目
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资助金额:28.0万元
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批准年份:2006
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负责人:杨文才
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依托单位:
国内基金
海外基金