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云南烟科院开发出新的与PVY抗性紧密连锁的特异分子标记(图)

2015年04月07日 来源:烟草在线据云南烟叶信息网报道 作者:
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  烟草在线据云南烟叶信息网报道  云南烟草农科院刘勇研究组根据烟草抗PVY的隐性基因,开发出一种新的与PVY抗性紧密连锁的分子标记CF2GR11,该标记目前尚未见报道。该研究成果以“烟草PVY隐性抗病基因的分子标记及其适用性”为题发表在2015年2月28日刊出的第1期《中国烟草学报》上。

  烟草马铃薯Y病毒病,又称为脉斑病,是由马铃薯Y病毒(PVY)引起的蚜传病毒病,种植抗病品种是经济有效的防治措施。分子标记辅助选择可提高抗病育种效率。来源于X-射线诱变的Virgin A Mutante(VAM)的隐性抗PVY基因位点(va)被广泛应用于烟草抗病育种。大部分PVY抗源的抗性表现为隐性基因位点(va)控制,va基因型烟草植株的抗性是由于对PVY感病的基因片段的缺失造成。目前,与PVY抗性相关的分子标记已有报道,但现有分子标记RAPD、SCAR等与抗性的遗传距离相对较远。云南省烟草农业科学院现已克隆了va基因位点的一个隐性抗PVY基因eIF4E-1(待发表),即感PVY基因。为了提高va位点的育种利用效率,研究组根据烟草隐性抗PVY基因(感病基因)eIF4E-1基因及其家族基因的序列信息,开发出一个新的与PVY抗性紧密连锁的eIF4E-1基因特异分子标记CF2GR1。

  该研究组检测了该标记与抗性的遗传距离,检验了该标记在部分品种和种质资源中的适用性。CF2GR11在云烟87、红花大金元和K326等感PVY品种可扩增出500bp产物,在NC102、NC55和K326PVY等抗病品种无扩增条带。以抗、感PVY亲本构建的101个F2单株为定位群体遗传连锁分析表明,CF2GR11标记与烟草PVY感病基因的遗传距离为0.99cM。对46份PVY抗性明确的栽培烟草资源的检测表明,供试资源的标记检测结果与抗性的吻合度为100%,CF2GR11标记适用性高。该基因标记可用于抗PVY育种的辅助选择和抗PVY资源的鉴定。

注:(1)NC102、NC55、K326PVY 抗PVY;K326、云烟87和红花大金元感PVY,(2)阴性对照:水;(3)M:宝生物DL-2000 分子量标准;(4)A: CF2GR11 扩增结果; B: 内参基因Actin 扩增结果。

图1 引物CF2GR11在抗感品种间的多态性

图2 基于CF2GR11标记的Va基因位点的遗传连锁图(cM)

  前期研究证明,eIF4E-1缺失可赋予烟草对PVY的抗性。栽培烟草为异源四倍体,eIF4E-1的家族成员较多,序列相似率高。设计特异扩增与PVY抗性相关的eIF4E-1分子标记难度较大。eIF4E-1的基因组大小约5.3kb。该研究通过在eIF4E-1基因的第1个外显子内设计上游引物,在内含子区域设计下游引物,获得在抗病品种中无扩增条带,而在感病品种中有特异条带的引物对。

  目前已有文献获得的与NC55PVY抗病对应的等位基因Va连锁标记,均是通过抗性分离群体的大量差异标记分型获得的,标记与抗性的连锁距离相对较远。该研究根据烟草资源NC55等的隐性抗病基因的序列开发的分子标记CF2GR11与抗性紧密连锁,遗传距离为0.99cM。

  烟草抗PVY的抗源主要有两大类:一类是以VAM为代表的隐性基因位点(va)控制的抗性,包括Perevi、Kerti No.1、PBD6、Wislica、NC744、NC745、TN86、TN90等种质。另一类是以野生种N.africana为代表的对PVY免疫的抗性,包括N.africana的衍生种质NC152、K326/Naf等。目前育种利用的抗源主要为va基因位点。VAM对PVYN的抗性由两对隐性基因va1和va2控制,va1限制病毒细胞间运动和阻断病毒进入维管束,va2抑制病毒细胞内积累。利用该研究的CF2GR11可初步划分烟草PVY抗性的类型。表型鉴定为抗PVY的资源,若CF2GR11标记阴性,则表明该资源的PVY 抗性与eIF4E-1基因缺失有关,属于隐性基因位点(va)控制的抗性;若F2GR11标记阳性,则表明该资源的PVY抗性与eIF4E-1基因缺失无关,属于eIF4E-1基因突变或其他抗病机制。通过简单快速的标记划分抗性类型,有助于发现新的烟草PVY抗源。

  栽培烟草的基因组约4.5G,具有巨大而且复杂等特点。根据少数品种验证的分子标记,在多大范围内的种质资源适用,需要实验验证。该研究结果表明,CF2GR11标记在供试46个品种资源中都适用,包括常见va基因座的抗病资源与常见烟草品种。可利用该标记辅助选择eIF4E-1基因介导的PVY抗性。

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