基于全基因组重测序的黄瓜抗白粉病基因探究

【作者】 施阳； 燕亚莉； 王维； 齐晓花； 徐强； 陈学好；

【机构】 扬州大学园艺与植物保护学院；

【摘要】 黄瓜白粉病是黄瓜(Cucumis sativus L.)生产上的三大主要病害之一,发病时不但降低植株的光合效能,同时影响植株产量和果实品质,发病严重时将引起30%左右的减产。黄瓜抗白粉病新品种选育及应用是克服白粉病危害的根本技术途径。随着基因组测序技术和计算生物学的发展,利用生物信息学的方法探究抗病基因已成为可能。本研究利用高通量Illumina测序技术,对实验室多年筛选获得的一个具有高抗白粉病且能稳定遗传的片段代换系SSL508-28和高感白粉受体亲本D8进行了全基因组重测序,对比黄瓜9930参考基因组信息,在SSL508-28中发现了468,616个单核苷酸多态性位点(single nucleotide polymorphisms,SNPs),67,259小片段插入缺失位点(insertion/deletion,InDel),在D8中获得了537,352 SNPs,91,698 InDels。在进一步的分析中,通过对比SSL508-28与D8基因组,共得到了15,682 SNPs和6,262 InDels,这些SNPs和InDels趋向于集中分布在五号染色体上。基于以上结果,我们对获得的SNPs和InDels进行注释分析发现有119个SNPs为非同义(non-synonymous)突变,30个InDels为移码突变(frameshift mutation),这些非同义突变SNPs和移码突变InDels分布在94个基因当中。为了进一步验证94个突变基因对SSL508-28抗白粉病表型贡献,我们对这94个基因进行了功能分类,其中有五个基因属于抗病(resistance,R)基因家族中NBS-LRR(Nucleotide binding site-leucine-rich repeats)类,利用qRT-PCR对这五个NBS-LRR基因在D8和SSL508-28中接种白粉病前后的表达量进行检测,结果表明,基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1表达量存SSL508-28接种白粉病后明显上调且在48小时达到表达高峰,在D8接种白粉病前后表达量没有明显变化。此外,我们发现在SSL508-28中基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1的编码区发生的一个非同义突变使半胱氨酸和缬氨酸均突变成苯丙氨酸,因此我们推测基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1是黄瓜抗白粉病相关基因且发生在基因Csa2M435460.1和Csa5M579560.1中的非同义突变是导致SSL508-28具有高抗白粉病特性的主要原因之一。更多还原