葡萄白腐病抗性QTL精细定位及转录调控机制研究

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:tujiangbo110
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葡萄白腐病是影响葡萄产量和品质的一种重要真菌病害,然而,目前关于葡萄白腐病抗性的研究十分有限。葡萄育种中,传统的方法是通过对杂交后代的表现型进行筛选,从而找到即抗病品质又好的葡萄品种,不过这一过程不仅漫长,而且还要消耗大量的人力物力。近年来,随着分子生物学技术的迅速发展以及葡萄全基因组测序工作的完成,通过分子生物学手段进行葡萄高品质抗病育种,不仅可以缩短葡萄抗病育种的年限,同时也大大提高了定向育种效率。本研究通过转录组学分析和QTL定位对葡萄白腐病抗性相关的候选基因以及分子标记进行了探索和发掘,对今后葡萄白腐病抗性的育种工作具有重要的理论与实践意义。本试验以在白腐病抗性中具有显著差异的葡萄品种‘着色香’(V.vinifera L.×V.labrusca L.)和‘维多利亚’(V.vinifera L.)为试材,进行了白腐病侵染后的转录组学数据进行了分析,与此同时,以两者为亲本,创建杂交群体并进行了白腐病抗性的QTL定位。取得的主要结果如下:1.本试验以抗病品种‘着色香’为母本,感病品种‘维多利亚’为父本,通过种间杂交,创建了含有672株杂交后代的群体,从群体中随机挑选177株进行了白腐病抗性的鉴定以及遗传分析。通过2017和2018年的4次重复试验可以看出,杂交后代对葡萄白腐病抗性呈现出了连续性变异,是典型的多基因控制的数量性状,通过对杂交群体白腐病抗性的广义遗传力分析发现,葡萄白腐病的抗性主要受遗传因素影响。本研究还初步筛选出了多个具有显著白腐病抗性的杂交后代试材;2.本试验采用Illumina和SMRT测序形结合的方式,对白腐病侵染后0h和72h的葡萄叶片进行了分析,共鉴定出18,698个基因座和37,010条完整的全长转录本。其中包含3999个新的基因座和27,560条新的转录本。将新转录本与葡萄基因组现有的转录本数据相结合,构建了一个含有53,906条转录本的新文库;3.以构建好的文库为基础,通过Illumina测序数据对不同葡萄品种以及不同侵染时期的叶片进行白腐病抗性相关候选基因的差异表达分析,结果表明,水杨酸和茉莉酸介导的葡萄病程相关蛋白PR1基因在白腐病抗性中发挥着重要的作用,介导PR1基因表达的水杨酸和茉莉酸信号通路上多个重要基因的表达具有显著的差异,这可能是导致不同品种对葡萄白腐病抗性不同的原因;4.本试验采用RAD测序技术构建了含有6249个分子标记的高密度遗传图谱,图谱标记间的平均遗传距离为0.50 cM。以构建好的遗传图谱和两年间测定的表型数据为基础,进行了葡萄白腐病抗性的QTL定位。共发现了4个与白腐病抗性相关的稳定QTL位点位于14号连锁群,解释的表型变异在12.93%到13.43%之间,通过QTL定位,发掘了一个与白腐病抗性具有显著相关性的分子标记。结合前期转录组数据以及QTL定位结果,初步筛选出了2个可能参与葡萄白腐病抗性的候选基因。
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