棉花抗黃萎病全基因組關(guān)聯(lián)分析及TIR-NBS-LRR類抗病基因GhTNL1功能研究
發(fā)布時(shí)間：2021-04-18 21:57
我國棉花黃萎病主要病原為大麗輪枝菌（Verticillium dahliae）,黃萎病的發(fā)生嚴(yán)重影響了棉花產(chǎn)量和品質(zhì),目前選育優(yōu)異的抗病品種是防治黃萎病最為有效的措施。全基因組關(guān)聯(lián)分析（GWAS）研究策略有利于充分利用自然群體中的歷史重組事件,群體遺傳變異豐富,對于抗性位點(diǎn)的定位具有更高的分辨率。陸地棉（Gossypium hirsutum）TM-1基因組測序工作的完成,為開展GWAS分析以及基因克隆提供了有力的支撐。本研究以299份優(yōu)異棉花種質(zhì)構(gòu)建陸地棉抗黃萎病關(guān)聯(lián)群體。SLAF測序得到覆蓋26條染色體的85,630個(gè)高質(zhì)量SNPs。群體內(nèi)個(gè)體間親緣關(guān)系評估顯示群體含有豐富的遺傳變異,個(gè)體間親緣關(guān)系較遠(yuǎn),對全基因組關(guān)聯(lián)分析干擾較小。主成分分析和系統(tǒng)發(fā)育分析顯示,群體主要可以分為2組,其中組I主要來自于長江流域棉區(qū)（YZR）,組II主要來自黃河流域棉區(qū)（YR）和西北內(nèi)陸棉區(qū)（NW）,盡管在這兩組內(nèi)也發(fā)現(xiàn)不同程度的個(gè)體滲入,但是分組與個(gè)體的地理來源存在一定的相關(guān)性�；诓煌h(huán)境下表型數(shù)據(jù)分別與基因型數(shù)據(jù)進(jìn)行關(guān)聯(lián),共鑒定了17個(gè)與大麗輪枝菌響應(yīng)顯著相關(guān)的SNPs。A04,A02和D05等染...
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁數(shù)】：108 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
Zigzag模型基本途徑(JonesandDangl,2006)
圖 1.2 植物中 5 類抗病基因結(jié)構(gòu)圖 (Dangl and Jones, 2001)igure 1.2 Representation of the structure of the five main classes of plant disease resistance protei游反應(yīng)。Pto 介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在番茄對丁香假單胞菌抗性中起重要作用，Pto膜結(jié)構(gòu)域?yàn)榘|(zhì)內(nèi)蛋白激酶，但其 N-端的十四�；稽c(diǎn)可以將其固定在細(xì)胞導(dǎo)抗病信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)(Martin et al., 1993)。無毒基因 avrPto 則可通過細(xì)菌Ⅲ型分送到植物的胞質(zhì)中，Pto 便可與 avrPto 相互作用，激活植物的免疫反應(yīng)，對表達(dá)假單胞菌產(chǎn)生抗性(Dong et al., 2009; Gao et al., 2011)。RR-TM-STK 類：該類抗性基因含有 3 個(gè)保守的結(jié)構(gòu)域，LRRs、TM 和 STK 結(jié)稻 Xa21 便屬于典型的 LRR-TM-STK 類抗病基因，當(dāng)水稻受到白葉枯病菌侵先結(jié)合伴侶蛋白 XB24，進(jìn)行自身磷酸化，之后將處于激活狀態(tài)的復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)與 WRKY 類轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合，激活水稻相關(guān)抗性反應(yīng)，從而介導(dǎo)對白葉枯病g et al., 1995)。M-CC 類：該類抗病基因含有 TM 和 CC 結(jié)構(gòu)域。擬南芥白粉病抗性基因 Rp2 即為該類抗病基因(Xiao et al., 2001)。TM-CC 類抗病基因能夠誘導(dǎo)擬南芥中等標(biāo)記基因的上調(diào)表達(dá)，通過水楊酸信號途徑介導(dǎo)對病原菌的抗性；此外，TM因同時(shí)還能介導(dǎo)擬南芥對霜霉病菌、白粉病菌等的廣譜抗性(G llneretal.,20
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 第一章 緒論到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要分子開關(guān)(Takken et al., 2006; Rairdan and Moffett, 2006)。LRR 結(jié)構(gòu)域特征與功能：LRR 結(jié)構(gòu)域一般由 1 個(gè) α 螺旋和 1 個(gè) β 折疊組成排列形成馬蹄狀 LxxLxx 結(jié)構(gòu)，這些基序的重復(fù)次數(shù)在 3-27 之間(Zhang,1998)。LRR 結(jié)構(gòu)域保守性比低，LxxLxx 基序中 L 氨基酸分布在疏水端，x 氨基酸分布在親水端，參與其它蛋白的結(jié)合x 氨基酸是高度可變的，正是由于 x 氨基酸基序的多態(tài)性使得 LRR 結(jié)構(gòu)域能夠識別不同的病原。LRR 結(jié)構(gòu)域與 Avr 蛋白互作，Y2H 實(shí)驗(yàn)表明，NBS-LRR 蛋白 L、Pi-ta 和 RRS1-R 的LRR均可以與相應(yīng)的Avr蛋白互作(Ellisetal.,2007;Deslandesetal.,2003;Doddsetal.,2006)水稻中對稻瘟病菌抗、感不同的材料中抗病基因 Pi-ta 進(jìn)行了比較發(fā)現(xiàn)，感病材料的第 9位的氨基酸由丙氨酸替換為絲氨酸，該位置屬于 LRR 結(jié)構(gòu)域，是區(qū)分抗病和感病等位基因的關(guān)鍵位點(diǎn)，間接說明了 LRR 結(jié)構(gòu)域決定了對病原的特異性識別(Ellis et al., 2007)。1.2.2.2 NBS-LRR 基因病原識別機(jī)制目前研究認(rèn)為識別機(jī)制存在直接互作與間接互作兩種模式并提出了 3 種互作模型（圖1.3）(Dodds and Rathjen, 2010)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]棉花黃萎病的抗性遺傳研究[J]. 梁亞軍,曲延英,李吉琴,馮方劍,張翠芳,陳全家,鄭煒佳,申懷偉. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué). 2010(09)
[2]抗黃萎病新品系中植棉KV-3抗性遺傳特性研究[J]. 王升正,齊放軍,張文蔚,簡桂良. 棉花學(xué)報(bào). 2010(05)
[3]棉花抗黃萎病QTL初步定位[J]. 吳翠翠,簡桂良,王安樂,劉方,張先亮,宋國立,黎紹惠,陳朝輝,王春英,張香娣,王坤波. 分子植物育種. 2010(04)
[4]Molecular mapping of Verticillium wilt resistance QTL clustered on chromosomes D7 and D9 in upland cotton[J]. JIANG Feng,ZHAO Jun,ZHOU Lei,GUO WangZhen & ZHANG TianZhen National Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement,Cotton Research Institute,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Science in China（Series C:Life Sciences）. 2009(09)
[5]海島棉抗黃萎病性狀分子標(biāo)記的研究及QTL的定位[J]. 昝偉,高峰,劉海峰,李國英,宋武,羅城,李暉. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué). 2008(05)
[6]Mapping and Quantitative Trait Loci Analysis of Verticillium Wilt Resistance Genes in Cotton[J]. Hong-Mei Wang1,2, Zhong-Xu Lin1, Xian-Long Zhang1, Wei Chen2, Xiao-Ping Guo1, Yi-Chun Nie1 and Yun-Hai Li2 (1National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement of the Ministry of Agriculture, Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455112, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(02)
[7]陸地棉抗黃萎病性狀的遺傳及分子標(biāo)記研究[J]. 葛海燕,汪業(yè)春,郭旺珍,張?zhí)煺? 棉花學(xué)報(bào). 2008(01)
[8]陸地棉抗黃萎病、纖維品質(zhì)和產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的QTL定位[J]. 楊昶,郭旺珍,張?zhí)煺? 分子植物育種. 2007(06)
[9]陸地棉品種抗黃萎病性狀的分子標(biāo)記及其輔助選擇效果[J]. 王芙蓉,劉任重,王留明,張傳云,劉國棟,劉勤紅,馬小波,張軍. 棉花學(xué)報(bào). 2007(06)
[10]植物抗病基因結(jié)構(gòu)、功能及其進(jìn)化機(jī)制研究進(jìn)展(英文)[J]. 劉金靈,劉雄倫,戴良英,王國梁. 遺傳學(xué)報(bào). 2007(09)
本文編號：3146239
【文章來源】：中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院北京市
【文章頁數(shù)】：108 頁
【學(xué)位級別】：博士
【部分圖文】：
Zigzag模型基本途徑(JonesandDangl,2006)
圖 1.2 植物中 5 類抗病基因結(jié)構(gòu)圖 (Dangl and Jones, 2001)igure 1.2 Representation of the structure of the five main classes of plant disease resistance protei游反應(yīng)。Pto 介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)在番茄對丁香假單胞菌抗性中起重要作用，Pto膜結(jié)構(gòu)域?yàn)榘|(zhì)內(nèi)蛋白激酶，但其 N-端的十四�；稽c(diǎn)可以將其固定在細(xì)胞導(dǎo)抗病信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)(Martin et al., 1993)。無毒基因 avrPto 則可通過細(xì)菌Ⅲ型分送到植物的胞質(zhì)中，Pto 便可與 avrPto 相互作用，激活植物的免疫反應(yīng)，對表達(dá)假單胞菌產(chǎn)生抗性(Dong et al., 2009; Gao et al., 2011)。RR-TM-STK 類：該類抗性基因含有 3 個(gè)保守的結(jié)構(gòu)域，LRRs、TM 和 STK 結(jié)稻 Xa21 便屬于典型的 LRR-TM-STK 類抗病基因，當(dāng)水稻受到白葉枯病菌侵先結(jié)合伴侶蛋白 XB24，進(jìn)行自身磷酸化，之后將處于激活狀態(tài)的復(fù)合物轉(zhuǎn)運(yùn)與 WRKY 類轉(zhuǎn)錄因子相結(jié)合，激活水稻相關(guān)抗性反應(yīng)，從而介導(dǎo)對白葉枯病g et al., 1995)。M-CC 類：該類抗病基因含有 TM 和 CC 結(jié)構(gòu)域。擬南芥白粉病抗性基因 Rp2 即為該類抗病基因(Xiao et al., 2001)。TM-CC 類抗病基因能夠誘導(dǎo)擬南芥中等標(biāo)記基因的上調(diào)表達(dá)，通過水楊酸信號途徑介導(dǎo)對病原菌的抗性；此外，TM因同時(shí)還能介導(dǎo)擬南芥對霜霉病菌、白粉病菌等的廣譜抗性(G llneretal.,20
中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院博士學(xué)位論文 第一章 緒論到信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的重要分子開關(guān)(Takken et al., 2006; Rairdan and Moffett, 2006)。LRR 結(jié)構(gòu)域特征與功能：LRR 結(jié)構(gòu)域一般由 1 個(gè) α 螺旋和 1 個(gè) β 折疊組成排列形成馬蹄狀 LxxLxx 結(jié)構(gòu)，這些基序的重復(fù)次數(shù)在 3-27 之間(Zhang,1998)。LRR 結(jié)構(gòu)域保守性比低，LxxLxx 基序中 L 氨基酸分布在疏水端，x 氨基酸分布在親水端，參與其它蛋白的結(jié)合x 氨基酸是高度可變的，正是由于 x 氨基酸基序的多態(tài)性使得 LRR 結(jié)構(gòu)域能夠識別不同的病原。LRR 結(jié)構(gòu)域與 Avr 蛋白互作，Y2H 實(shí)驗(yàn)表明，NBS-LRR 蛋白 L、Pi-ta 和 RRS1-R 的LRR均可以與相應(yīng)的Avr蛋白互作(Ellisetal.,2007;Deslandesetal.,2003;Doddsetal.,2006)水稻中對稻瘟病菌抗、感不同的材料中抗病基因 Pi-ta 進(jìn)行了比較發(fā)現(xiàn)，感病材料的第 9位的氨基酸由丙氨酸替換為絲氨酸，該位置屬于 LRR 結(jié)構(gòu)域，是區(qū)分抗病和感病等位基因的關(guān)鍵位點(diǎn)，間接說明了 LRR 結(jié)構(gòu)域決定了對病原的特異性識別(Ellis et al., 2007)。1.2.2.2 NBS-LRR 基因病原識別機(jī)制目前研究認(rèn)為識別機(jī)制存在直接互作與間接互作兩種模式并提出了 3 種互作模型（圖1.3）(Dodds and Rathjen, 2010)。
【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]棉花黃萎病的抗性遺傳研究[J]. 梁亞軍,曲延英,李吉琴,馮方劍,張翠芳,陳全家,鄭煒佳,申懷偉. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué). 2010(09)
[2]抗黃萎病新品系中植棉KV-3抗性遺傳特性研究[J]. 王升正,齊放軍,張文蔚,簡桂良. 棉花學(xué)報(bào). 2010(05)
[3]棉花抗黃萎病QTL初步定位[J]. 吳翠翠,簡桂良,王安樂,劉方,張先亮,宋國立,黎紹惠,陳朝輝,王春英,張香娣,王坤波. 分子植物育種. 2010(04)
[4]Molecular mapping of Verticillium wilt resistance QTL clustered on chromosomes D7 and D9 in upland cotton[J]. JIANG Feng,ZHAO Jun,ZHOU Lei,GUO WangZhen & ZHANG TianZhen National Key Laboratory of Crop Genetics & Germplasm Enhancement,Cotton Research Institute,Nanjing Agricultural University,Nanjing 210095,China. Science in China（Series C:Life Sciences）. 2009(09)
[5]海島棉抗黃萎病性狀分子標(biāo)記的研究及QTL的定位[J]. 昝偉,高峰,劉海峰,李國英,宋武,羅城,李暉. 新疆農(nóng)業(yè)科學(xué). 2008(05)
[6]Mapping and Quantitative Trait Loci Analysis of Verticillium Wilt Resistance Genes in Cotton[J]. Hong-Mei Wang1,2, Zhong-Xu Lin1, Xian-Long Zhang1, Wei Chen2, Xiao-Ping Guo1, Yi-Chun Nie1 and Yun-Hai Li2 (1National Key Laboratory of Crop Genetic Improvement, Huazhong Agricultural University, Wuhan 430070, China; 2Key Laboratory of Cotton Genetic Improvement of the Ministry of Agriculture, Cotton Research Institute, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Anyang 455112, China). Journal of Integrative Plant Biology. 2008(02)
[7]陸地棉抗黃萎病性狀的遺傳及分子標(biāo)記研究[J]. 葛海燕,汪業(yè)春,郭旺珍,張?zhí)煺? 棉花學(xué)報(bào). 2008(01)
[8]陸地棉抗黃萎病、纖維品質(zhì)和產(chǎn)量等農(nóng)藝性狀的QTL定位[J]. 楊昶,郭旺珍,張?zhí)煺? 分子植物育種. 2007(06)
[9]陸地棉品種抗黃萎病性狀的分子標(biāo)記及其輔助選擇效果[J]. 王芙蓉,劉任重,王留明,張傳云,劉國棟,劉勤紅,馬小波,張軍. 棉花學(xué)報(bào). 2007(06)
[10]植物抗病基因結(jié)構(gòu)、功能及其進(jìn)化機(jī)制研究進(jìn)展(英文)[J]. 劉金靈,劉雄倫,戴良英,王國梁. 遺傳學(xué)報(bào). 2007(09)
本文編號：3146239
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