黄瓜抗细菌角斑病基因pl的精细定位及功能研究

Angular leaf spot (ALS) is caused by Pseudomonas syringae pv. Lachrymans, which seriously affects the yield and quality of cucumber (Cucumis sativus L.). A new method for identification of the phenotype to ALS by micro injection to cucumber cotyledon was established by us, which breaks through the technical bottleneck of the fine mapping of pl. Our previous research showed that ALS resistance in cucumber is controlled by one recessive gene, which preliminary mapped on about 1.5 Mb distance between two SNP of chromosome 5. In this project, we will fine mapping and cloning the pl by identification the phenotype of the F2: 3 population and using the high density of the initial location of the high density markers. Then we will study the function of pl by association analysis, qRT-PCR, transgenic and yeast-two hybrid system. The expected results not only provide the direct use of pl and markers for cucumber resistance to ALS breeding, but also lay a foundation for the research of cucumber pl resistance mechanism, which has very important theoretical significance and application value

黄瓜细菌角斑病(Angular Leaf Spot, ALS)是由Pseudomonas syringae pv. lachrymans引起的病害，严重影响其产量和品质，制约了黄瓜生产。项目组前期建立了一种黄瓜子叶微注射接种鉴定表现型的方法，突破了抗病基因（pl）精细定位的技术瓶颈。本项目前期研究表明黄瓜细菌性角斑病抗性是受一对隐性基因控制的质量性状，并成功利用双亲全基因组测序构建的SNP连锁图，将pl初步定位在第5号染色体的两个SNP之间约1.5 Mb距离。本项目将利用F2︰3分离群体进行表现型鉴定，利用初定位区间高密度的多态性标记对pl进行精细定位，进而筛选克隆候选基因。并通过候选基因关联分析、qRT-PCR、转基因和酵母双杂交等研究候选基因功能。预期结果不仅为黄瓜抗ALS育种提供直接利用的pl基因和标记，而且为黄瓜pl抗病机制研究奠定基础，具有十分重要理论意义和应用价值。

黄瓜细菌角斑病(Angular Leaf Spot，ALS)是由Pseudomonas syringae pv. lachrymans引起的病害，严重影响其产量和品质。本项目建立了一种黄瓜子叶微注射接种鉴定表现型的方法，突破了抗病基因（psl）精细定位的技术瓶颈，最终定位克隆出黄瓜滞绿基因CsSGR（STAYGREEN），发现CsSGR基因的第3个外显子的SNP位点A323G突变引起抗病，病原菌侵染时该突变可以抑制或延缓植物叶片的失绿或坏死病症的发生。CsSGR为脱镁鳌合酶基因，是叶绿素降解途径中的重要步骤，这种“功能丧失的感病基因”突变体引起的抗病性不同于以往的抗病基因，这一抗病遗传位点已在黄瓜育种中被选择，赋予了黄瓜近半世纪的广谱抗病性。通过对自然群体的基因组关联分析证实了CsSGR的SNP位点的抗病及其表现型的关系。基于该基因的SNP位点建立了高通量KASP分型技术体系，搜集黄瓜种质资源209份，表现型和基因分型结果显示G:G抗病突变纯合型的材料为27份，占比12.9%；A:G杂合型材料为13份，占比6.2%；而其余为A:A感病纯合型的材料，说明自然群体中存在CsSGR的突变型，但是所占比例较少。开展了CsSGR基因功能鉴定，通过遗传转化分别获得了15个超表达和3个基因编辑的株系。对转基因和基因编辑株系进行ALS接种鉴定，验证了CsSGR在抗ALS的功能。该项目的实施不仅丰富了黄瓜抗ALS的理论，为黄瓜抗ALS育种提供可直接利用的抗病基因CsSGR和KASP分子标记，而且为随后开展黄瓜CsSGR参与ALS病菌psl病斑形成的抗病机制研究奠定了材料和技术基础。发表相关研究发表论文2篇，其中在New phytologist上发表SCI文章1篇，申报国家发明专利2项，获得软件著作权1项，2名科研人员得到晋升。