普通菜豆炭疽病抗性基因功能分析

【作者】 刘永辉； 常玉洁； 王兰芬； 王述民； 武晶；

【机构】 中国农业科学院作物科学研究所；

【摘要】 【研究背景】普通菜豆炭疽病是一种真菌性病害,由菜豆炭疽菌[Colletotrichum lindemuthianum(Sacc.et Magn.) Br.et Cav.]引起。在我国普通菜豆主产区,炭疽病发生广泛、危害严重。一般发病,可造成减产30%以上,严重发病可导致绝收。目前,国内外研究人员已鉴定定位到44个炭疽病抗性基因/QTL。本课题组利用图位克隆的方法在位于1号染色体末端定位到一个炭疽病抗性基因遗传位点Co-1HY,在该遗传位点的46Kb的区段内,定位到四个候选基因,分别是Phvul.001G243500、Phvul.001G243600、Phvul.001G243700和Phvul.001G243800。【材料与方法】试验材料为高抗病材料红芸豆和高感病材料京豆,炭疽菌菌株为81号生理小种,炭疽菌接种方法为高压喷雾法,亚细胞定位采用烟草瞬时表达系统,候选基因表达模式采用实时荧光定量PCR技术,候选基因功能验证采用BPMV介导的VIGS技术。【结果与分析】Phvul.001G243500、Phvul.001G243600、Phvul.001G243700和Phvul.001G243800四个候选基因属于丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶(STK)家族基因,亚细胞定位结果显示,Phvul.001G243500和Phvul.001G243600定位于细胞核和细胞膜中,Phvul.001G243700定位于细胞核、细胞膜和过氧化物酶体中,Phvul.001G243800定位于细胞膜中;表达模式分析结果表明,四个候选基因在高抗病材料红芸豆中的叶和荚中表达较高,在高感病材料京豆中的叶中表达较高;测定接种炭疽菌0、3、6、12、24、36、48、72、96h后四个候选基因在红芸豆和京豆中的表达量,结果显示,接菌0-12h,两种材料中四个候选基因表达量均呈上调,且于12h时达到峰值,说明普通菜豆中的四个候选基因均对炭疽病病原菌的早期侵入作出响应;候选基因功能验证结果显示,沉默抗病材料红芸豆中的Phvul.001G243600、Phvul.001G243700和Phvul.001G243800基因,叶片出现炭疽病发病表型,过表达感病材料京豆中的Phvul.001G243600、 Phvul.001G243700和Phvul.001G243800基因,叶片发病级别明显降低,说明上述三个候选基因具有炭疽病抗性功能,而沉默和过表达Phvul.001G243500基因的实验结果显示,Phvul.001G243500基因不具有炭疽病抗性功能。【结论】四个候选基因均可对炭疽病病原菌的早期侵入作出响应,其中,Phvul.001G243600、Phvul.001G243700和Phvul.001G243800基因为普通菜豆炭疽病抗病基因,具有抗病功能。更多还原