甜瓜白粉病抗性基因遺傳及候選基因定位

李冰 趙玉龍 朱強龍 張志鵬 樊超 高鵬 欒非時

目的與意義：白粉病是甜瓜生產過程中的主要病害之一，在陸地和保護地均有發生，嚴重影響甜瓜的產量和品質，白粉病病原菌增殖快，傳播迅速，防治困難?？拐婢幬锊荒芡耆种瓢追鄄〉陌l生，而且過多的施用會對環境造成危害。選育抗白粉病甜瓜品種是解決白粉病影響的重要方法。甜瓜白粉病存在多種病原真菌，并且存在多種生理小種，Podosphaera xanthii 小種1是國內引發甜瓜白粉病的主要生理小種之一，明確Podosphaera xanthii小種1侵染條件下甜瓜白粉病抗病遺傳機制、定位抗病基因，是進行甜瓜白粉病抗性分子標記輔助選擇育種的重要研究基礎。

材料與方法：以葫蘆科白粉病鑒別寄主中的高抗白粉病品種‘MR-1為母本，以高感白粉病品種‘TopMark為父本配制F1，F1自交配制F2分離群體;同時種植13份葫蘆科白粉病鑒別寄主鑒定白粉病生理小種。在F2分離群體中分別選擇高抗白粉病單株15株，高感白粉病單株15株，單株提取DNA，然后將抗病單株和感病單株DNA等量混合，送交公司進行全基因組重測序。對測序結果進行BSA分析得到控制甜瓜白粉病抗性基因存在的候選區間。通過分析候選區間內的SNPs，開發CAPS分子標記，根據這些標記對 346 株 F2 分離群體進行酶切檢測，進行QTL分析，從而縮小候選區間。通過對候選區間內的SNP進行分析，對候選區間內的基因進行功能注釋，初步確定候選基因。

結果與分析：（1）本研究基于13份鑒別寄主對白粉病的抗性反應，確定了白粉病生理小種為Podosphaera xanthii小種1。親本MR-1和F1對Podosphaera xanthii小種1完全免疫，而TopMark對Podosphaera xanthii小種1表現出嚴重的易感性。F2代中抗性個體和易感個體之間呈現出3∶1的分離比例。這一結果表明，MR-1對Podosphaera xanthii 小種1的抗性受單一顯性基因控制。（2）通過對親本以及F2群體極端單株建池全基因組重測序數據進行BSA分析，甜瓜抗白粉病基因被定位到了12號染色體21 223 056～23 736 859 bp之間。（3）在候選區間內一共鑒定出424個SNP位點，進而開發了80個CAPS標記，其中25個標記在親本間存在多態性。利用這25個標記對346個F2單株進行基因分型，構建一個49.7 cM的遺傳連鎖圖譜，平均遺傳距離為2.0 cM。通過進行QTL分析將抗病基因定位在標記BSA12-LI3ECORI和BSA12-LI4HINFI之間，將該位點命名為Pm12.1，該位點距兩端標記的遺傳距離分別為0.02 cM和0.28 cM。兩標記之間物理距離為77.97 Kb，物理位置為22 804 825 至 22 882 791 bp。（4）在77.97 Kb的候選區間內一共存在17個基因，通過對候選區間內的SNP進行分析，發現存在25個非同義突變SNP分布在7個基因的外顯子區域，初步將這7個基因確定為候選基因，通過對這7個基因進行功能注釋，其功能分別為錨蛋白重復家族、富甘氨酸細胞壁結構蛋白、F-box蛋白和兩個未知蛋白。

結? ? 論：本研究中通過BSA，NGS以及廣泛應用于不同植物材料進行基因定位的經典的QTL分析法進行甜瓜抗白粉病基因定位。本研究發現了一個遺傳規律為單基因顯性的甜瓜抗Podosphaera xanthii 小種1抗性基因，并將其定位在很小的遺傳距離內，并且預測了7個基因作為甜瓜抗白粉病候選基因。