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文献解读

集思慧远客户发表《全基因组重测序定位番茄黄化曲叶病毒抗性基因》

发布日期:2019-03-17 浏览次数:285

  摘要

  番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)对世界各地的番茄市场都产生重大的冲击,杀虫剂和防虫网的使用并没有有效的控制病原菌的侵染。番茄品系AVTO1227是一种高抗TYLCV的材料,本文利用AVTO1227和感病株系“Money maker”构建的F2和BC1群体用来评估抗病遗传机制,并鉴定到一个和SlNACI连锁的隐性抗病基因(ty-5)。对子代的抗、感材料分别进行基因组DNA混池并测序,在4号染色体2.22-3.19Mb区间定位到TYLCV抗病基因(ty-5)。利用定位区间标记将抗病基因进行进一步定位在标记ty5-25~ ty5-29之间,且该区间只有一个pelota基因,因此将该基因作为ty-5的候选基因。在双亲材料中pelota的启动子区域存在两个颠换SNP,外显子区存在一个颠换SNP。然而在三个番茄材料中无论是否接种TYLCV,pelota均未表现出显著的差异。


  材料方法

  抗病材料:AVTO1227(ty-5),CLN2777A(Ty-2),感病材料:Money maker,9210;AVTO1227 x Money maker(F2,F2:3),BC1(分别用抗、感亲本作为轮回亲本)。


  发病状况评估:0-4级别,0:无明显侵染症状,1:叶片顶端轻微泛黄,无卷曲,2:叶片泛黄,顶端卷曲,3:较大面积的叶片泛黄、卷曲,叶片生长缓慢,4:严重泛黄、卷曲,停止生长。

  F2混池:抗池R(27株,分类为0级),感池S(27株,分类为4级)。

  测序平台:Illumina High-seq 2500,R池(253M clean reads),S池(239 M clean reads)。

  参考基因组:Heinz 1706。关联分析:Δ(SNP_index), Δ(INDEL_index), ED。

  区间作图:JOINMAP4.0,LOD≥3。


  研究结果

  1、接种番茄黄化曲叶病毒(TYLCV)后的表型比较

  五种番茄品系,两种接种方式的TYLCV发病指数


  五种番茄品系接种TYLCV后7天和14天的病毒丰度统计(AVTO1227(ty-5)的抗病效果最好)。


  2、AVTO1227抗TYLCV基因遗传特征


  针对F1,F2,BC1群体的抗性调查,卡法检测结果表明AVTO1227抗病性由一个隐性抗病基因(ty-5)控制。


  3、AVTO1227抗TYLCV基因BSA分析结果


  感番茄材料间多态位点分布情况(由外到内:染色体,SNP,indel)

  抗感混池之间共鉴定到1,709,042 SNP、94,066 indel(分布不均匀)


  番茄抗黄化曲叶病毒(TYLCV)BSA关联分析结果。a.基于SNP-index计算的ED关联分析;b. 基于indel-index计算的ED关联分析;c.定位区间4号染色体放大图,红色阈值线代表0.5%离群值。

  ED(SNP)定位区间:4号染色体2,084,876–3,198,109,ED(indel)定位区间:4号染色体2,227,907–3,198,109;综合定位区间:2,227,907–3,198,109(4号染色体),970Kb包含129个基因。


  4、ty-5的精细定位

  关联区域内挑选8个和表型紧密连锁的标记在2136株的F2群体中进行定位。


  利用25个重组体最终将ty-5定位在标记ty5-25~ty5-29(14.5kb)区间;A:纯合抗病,B:纯合感病,H:杂合,PT:表型。


  对区间的25个重组体基因型进行一代测序验证


  ty5-25~ty5-29(14.5kb)定位区间只有一个基因(pelota)


  5、ty-5候选基因的定量分析

  感材料在接种前后pelota表达量均无显著差异(p=0.05)


  结论总结

  1、针对几种抗病和感病的材料进行表型鉴定比较,挑选抗性较好且功能基因未进行定位的抗病基因构建F1,F2,BC1群体。通过对不同群体的卡方检测分析结果表明,候选基因是一个隐性的抗病基因。

  2、利用F2群体挑选的极端抗、感池进行BSA关联分析,最终在4号染色体2,227,907–3,198,109定位到了一个候选区间。针对定位区间开发了8个和抗病紧密连锁的标记在2136株的F2群体中进行候选基因的精细定位。

  3、候选基因最终定位区间在ty5-25~ty5-29(14.5kb)且只有一个基因(pelota),该基因启动子区域和外显子上均有SNP(抗感材料间),但是qRT-PCR结果显示并无显著表达差异。


  参考文献

  Application of Whole Genome Resequencing in Mapping of a Tomato Yellow Leaf Curl Virus Resistance Gene[J].Scientific Reports.2018.IF=4.122