萝卜NBs-LRR与STK类抗病基因同源序列鉴定及表达特征分析

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:CNHTC01
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萝卜(Raphanus sativus L.)是一种起源于中国的一、二年生十字花科根菜类蔬菜,主要种植于东亚,尤其在韩国、日本及中国。在萝卜生长过程中,受到大量的病原菌如霜霉病和芜菁花叶病毒的侵染,这严重影响了萝卜产品的产量和品质。当前,在萝卜育种中,一个最主要的策略就是提高萝卜品种抵抗各种病害的能力。在本研究中,我们在萝卜转录组中直接进行数据挖掘和通过同源序列克隆分离抗病相关基因两种方式获得抗病基因同源序列。分析这些序列与其他已知抗病基因之间的进化关系,并且进一步评估了它们在激素处理下的表达情况。此外,本研究还借助已知抗病基因在萝卜转录组数据库中进行本地blast获得相似序列,并发展为RGA分子标记来区分不同萝卜品种的抗病性,为萝卜抗病育种奠定了理论基础。主要研究结果如下:  1.萝卜基于转录组测序的NBS-LRR类抗病基因同源序列的鉴定及特征分析  本研究以NB-ARC(PF00931)结构域编码的氨基酸序列作为查询依据,依托高通量测序获得的萝卜转录组数据库进行本地tblastn搜索,将获得的序列进行相应的生物信息学分析。包含NBS类抗病基因结构域的序列被保留下来进行进化关系分析;并且进一步通过运用RT-qPCR技术分析了相关RsRGAs在不同激素处理后的表达情况。结果表明:通过blast结果并对序列进行生物信息学分析后共搜索获得了38条NBS-LRR类抗病基因同源序列,系统发育树分析表明这些序列可以分成6组,其中4组TIR-NBS-LRR类型,2组属于non-TIR-NBS-LRR类型;进化分析表明,在萝卜NBS抗病基因进化过程中,“纯化选择”起着重要的作用;RT-qPCR分析表明它们在激素处理后,均表现为一个表达上调的趋势。  2.萝卜基因组Pto型抗病基因同源序列的分离、鉴定及系统发育分析  本研究通过STK保守结构域设计简并引物,采用PCR扩增技术从一个萝卜高代自交系品种‘NAU-ZQH’基因组中分离Pto-RGA类型的抗病基因同源序列。分析了这些同源序列之间的进化关系;比较研究了它们与番茄Pto(编码丝氨酸/苏氨酸蛋白,STK)抗病基因之间的相似性;最后对Pto-RGAs之间在进化过程的选择方式进行了阐明。结果表明:共获得了20条STK激酶类序列,系统发育树分析表明这些序列可以分为8类。其中,5类(共14条)属于萝卜Pto型抗病基因同源序列。与番茄Pto序列多重比较可知,这些序列具有Pto保守结构域的典型特征,但部分位置出现了氨基酸的插入现象,如在160、161和162位点出现了氨基酸的插入。进化分析表明,在萝卜STK类型抗病基因进化过程中,“纯化选择”起着重要作用。  3.RGA分子标记的开发及多态性分析  根据公布的已知72个抗病基因序列对萝卜转录组数据库用本地tblastn进行检索,找到与抗病性相关的Unigene和cotigs序列。对获得的Unigene设计特异引物,发展为RGA标记。并对32个萝卜品种进行聚类分析。结果表明:共设计121对特异引物,其中113对引物可以获得目的条带。通过聚丙烯酰胺凝胶电泳可知,26对引物获得的产物高度冗余,87对引物共获得202个条带,其中170个具有多态性,多态率达到84.2%。
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