抗病基因在野生馬鈴薯種中的多態(tài)性和進化.pdf

1、馬鈴薯是有巨大的次生基因資源的作物,資源中有很多重要的性狀能用于馬鈴薯育種.晚疫病是馬鈴薯種植區(qū)最大的問題之一,在北歐和西歐國家,馬鈴薯生長中使用大量的藥物。因此,抗病育種是馬鈴薯育種的重點.本文用核苷酸結(jié)合位點圖譜研究了茄屬的系統(tǒng)發(fā)育和抗病基因標記的發(fā)掘,這些標記有可能被育種公司應用.論文還利用很多茄種資源詳細研究了兩個晚疫病抗病基因Rpi-blbl和Rpi-blb2的多態(tài)性和進化. 第二章，利用100多份基因庫資源47個種,

2、評估了核苷酸結(jié)合位點圖譜在系統(tǒng)發(fā)育重建的可能性.比較分支系統(tǒng)和表型分析結(jié)果,核苷酸結(jié)合位點圖譜和擴增片斷長度多態(tài)性圖譜產(chǎn)生相似的系統(tǒng)發(fā)育樹,表明核苷酸結(jié)合位點圖譜能夠用于系統(tǒng)發(fā)育重建.核苷酸結(jié)合位點圖譜系統(tǒng)發(fā)育樹不能明顯區(qū)分出抗病基因資源和非抗病基因資源.馬鈴薯種的共分離片斷序列分析表明,91﹪的共分離片斷同源性在95﹪0以上,說明核苷酸結(jié)合位點圖譜非同源相似程度低(第三章). 第三章，報告了抗病基因位點遺傳多態(tài)性的變化.遺傳多

3、態(tài)性輕微增加,這在很大程度上是因為野生的馬鈴薯種被用于了馬鈴薯的育種.通過結(jié)合核苷酸結(jié)合位點圖譜標記和品種的系譜及表型分析發(fā)現(xiàn)了幾個候選抗性基因標記.由于核苷酸結(jié)合位點圖譜的低非同源相似程度,這些標記也被用于馬鈴薯種和品種之間的比較,其中,這些馬鈴薯種貢獻了抗病基因標記給馬鈴薯品種.一個標記有可能來自種Solanum vernei,因為此標記既存在于S.vetnei資源中,也存在于系譜中有S.vernei的馬鈴薯品種中.此標記的存在也與

4、品種的表型數(shù)據(jù)相關. 第四章，描述了兩個晚疫病抗病基因Rpi-bibl and Rpi-blb2的等位基因發(fā)掘.這兩個抗病基因起源于S.bulbocastanum種.通過判斷Rpi-blbl側(cè)翼區(qū)RGAl-blb andRGA3-blb的存在與否,第四章還分析了Rpi-blbl基因家族的結(jié)構.RGAl-bLlb序列高度同源,不僅存在于所有研究的結(jié)薯馬鈴薯種中而且還存在于非結(jié)薯馬鈴薯種S.etubercosum,S.fernall

5、dezianum和S.paIustre,這些表明RGAl-blb在結(jié)薯馬鈴薯種和非結(jié)薯馬鈴薯種的分化之前就已經(jīng)存在.相對而言,RGA3-bIb的位點發(fā)生頻率較低.在兩個種s.bulbocastanum和Solanum stoloniferLIm中發(fā)現(xiàn)了高度同源的Rpi-blbl(>99.5﹪).Solal3tim stolonifertlm是屬于分類單元seriesLongipedicellata中的一個四倍體種.在幾個以含有Rpi-b

6、lbl同源類似物抗病植株為親本的F1群體中發(fā)現(xiàn)了幾個顯性抗病基因Rpi-stol,Rpi-pltl,Rpi-pta l andRpi-pta2.另外,與Rpi-blbl相同,Rpi-stol和Rpi-pltl也位于8號染色體.我們認為,以上四個基因和來自于s.bulbocastanum的Rpi-blbl有共同的祖先.分離數(shù)據(jù)也表明,在三個分離群體中各含有另外一個未知的晚疫病抗病基因.和Rpi-blbl不同的是,在所有研究的材料中都沒有發(fā)

7、現(xiàn)Rpi-blb2等位基因. 第五章，分析了Rpi-blbl和Rpi-bib2在種S.bulbocastan和近緣種S.cardiopllyllum的發(fā)生頻率和多態(tài)性.在24份墨西哥資源中發(fā)現(xiàn)了高度保守的Rpi-blbl等位基因,在來自危地馬拉的資源中沒有發(fā)現(xiàn)Rpi-blbl等位基因.隨機選取Rpi-blbl等位基因,序列分析識別到了19個單元型, Rpi-blbl屬于進化慢的Ⅱ型抗病基因(第四章和第五章).所有推定的感病Rpi

8、-blb l序列均相同,意味著單個突變事件產(chǎn)生了這個感病位點.只是在8份S.bulbocastal3H111資源中發(fā)現(xiàn)了Rpi-blb2等位基因,并且所有的Rpi-blb2等位基因具有相同的序列.所有這些表明Rpi-blb2進化發(fā)生在不久以前(第四章和第五章). 第六章在系統(tǒng)發(fā)育和進化的基礎上討論了論文的研究結(jié)果.基因Rpi-blbl最先在種s.bulbocastarmm中被發(fā)現(xiàn)和克隆,這個種不能直接用于與栽培馬鈴薯的雜交.論文

9、的研究結(jié)果表明,有功能的Rpi-blbl等位基因也存在于能與栽培馬鈴薯直接雜交的種s.stoloniferum中. 因此,相對于來源于s.bulbocastarum的Rpi-blb l抗病基因,來源于s.stololliferum的Rpi-blbl等位抗病基因Rpi-sto1能夠較為容易轉(zhuǎn)入栽培馬鈴薯中.我們預測在其他的原生種中其它抗病基因也有可能有類似情況,即:抗病基因同源類似物存在于相對較為高級的種中,而這些種又能比較容易的應用于育