晒烟主效抗马铃薯 Y 病毒 QTL 定位及其遗传分析

Potato Virus Y (PVY) is one of the major diseases affecting worldwide tobacco production. It causes tobacco yield losses by 25% to 45% due to its extremely common, serious damage and prevention difficulty. To date, the studies on tobacco PVY disease were limited primarily to the rules of occurrence and chemical controls. In particular, no information about researches of QTL mapping related with tobacco resistance to potato Y virus, exploitation of the genes controlling the resistance to PVY and molecular mechanism of the PVY resistance is available. . In this study, we will perform the following studies of constructing F2, F3 to F4-RILs, BC1F2 and BC2F2 mapping populations using the local sun-cured tobacco SY04-3 highly resistant and the flue-cured tobacco NC95 highly susceptible to PVY parents to map PVY resistant QTLs, subsequently revealing their genetic effects, and developing the molecular markers closely linked to PVY resistant QTLs. These works will be helpful to clone key genes controlling PVY resistant traits and clarify the molecular mechanism of the resistance to PVY in tobacco.

烟草马铃薯 Y 病毒（PVY）病是威胁烟草生产的世界性主要病害之一，其发生普遍、危害严重、防治困难，对产量及质量影响极大，因 PVY 造成的产量损失高达25%～45%。迄今为止，对烟草 PVY 病的研究，主要局限于对发生规律的了解和防治上，而在烟草抗马铃薯 Y 病毒 QTL 定位、基因发掘及分子机制等方面的研究严重不足。. 本研究，利用在前期工作中筛选的高抗地方晒烟品系 SY04-3 和高感烤烟品种 NC95 作为极端表型亲本，构建 F2、F3-RILs 、F4-RILs 、BC1F2 和 BC2F2 等 5 个分离群体，进行抗马铃薯 Y 病毒 QTL 初定位、揭示其遗传效应、发掘主效抗马铃薯 Y 病毒 QTL，开发与之紧密连锁的分子标记。为下一步进行抗 PVY 相关基因的克隆和揭示抗 PVY 分子机制奠定基础。

烟草是我国重要的经济作物之一，受到马铃薯Y病毒（PVY）侵染而造成品质下降、产量减少的情况时有发生。因此，本项目通过人工接种试验，筛选了双抗病毒（TMV和PVY）烟草种质资源，探究了不同抗性品种对病毒胁迫的生理响应，同时利用代谢组+转录组的整合分析方法，挖掘了抗PVY的候选基因，揭示了基因表达调控网络和应答机制，旨在为今后烟草抗PVY病分子机制和分子遗传育种奠定了基础。. 研究结果如下：. 1、人工鉴定结果显示，双抗（免疫TMV、高抗PVY）品种为中烟300、TN90以及SY04-3，双感品种为NC89和NC95。其中两个双感品种发病较早，接种TMV后叶片花叶现象十分严重甚至出现畸形，叶面出现褶皱，接种PVY后烟草叶脉发红、发黑甚至出现坏死现象，叶片失绿，植株矮化严重；三个双抗品种，在接种TMV后烟草品种均全株无病，接种PVY后症状均较轻。. 2、在接种PVY 36 d时，在干物质积累、SOD和CAT活性、光合速率等指标上，接种处理各测定值均低于对照，呈降幅趋势。而POD活性、MDA含量、电导率上，接种处理各测定值均高于对照，呈增幅趋势。其中表现最好的是高抗品种（SY04-3），最差是感病品种（NC95）。. 3、转录组和代谢组整合分析显示，NC95筛选出2982个差异基因，有7个基因持续差异表达；SY04-3包括5684个差异基因，有38个基因持续差异表达，两个品种共鉴定出513个转录因子，属于58个基因家族。KEGG通路分类显示与抗病相关的差异基因主要集中在植物激素信号转导途径、植物-病原相互作用以及MAPK信号途径等三种途径。根据其通路筛选出BRI1、BAK1、FLS2等10个可能与烟草PVY抗病相关的候选基因。总之，本研究推测的抗PVY信号通路为，组织细胞感知到相关胁迫信号，通过内源激素如茉莉酸（JA）、乙烯（ET）等信号通路调控BRI1、BAK1和FLS2等防御有关基因，促进了一系列下游的防御反应和早期病原防御反应，进而促进植株抵御PVY侵染。. 4、克隆了与抗PVY相关的TCTP和eIF4E两个基因。筛选了抗TMV N基因的7个SSR分子标记引物，凡能扩增出特异性条带的品种，其人工抗性鉴定为TMV免疫。