番茄材料抗疮痂病T1小种的QTL位点Rx3的克隆和功能分析

Tomato bacterial spot is a bacterial disease caused by multiple species of Xanthomonas. The outbreak of the disease will severely affect tomato production in open and protected fields due to the lack of resistant varieties and efficient chemicals for controlling the disease. Four species and three races have been reported in China. Race T1 is the earliest race reported. The resistance to this race in tomato lines is quantitatively inherited. Although one major locus Rx3 has been identified from the resistant line Hawaii7998, it is difficult to use it in breeding programs because the marker linked to the locus is not always reliable. Therefore, this project proposed here intends to clone the Rx3 locus, to verify the function of the locus Rx3 for resistance to race T1 using VIGS, transient expression and complementary experiment, and to isolate genes regulating the expression of Rx3 using RNA-seq combining construction of advanced backcross population and near-isogenic lines. These will allow us to illustrate the mechanism and regulation of resistance to race T1 of bacterial spot at the Rx3 locus, and develop functional molecular markers for marker-assisted selection of Rx3. All results obtained in this project will provide some fundamental basis to molecular breeding for resistance to bacterial spot in tomato.

番茄疮痂病是由黄单胞杆菌属多个种引起的一种细菌性病害，目前生产上还没有抗性品种和有效的防治药物，因此该病害一旦暴发，就会严重影响露地和保护地的番茄生产。在我国，番茄疮痂病病原菌存在4个种和3个小种。T1是最早发现的一个小种，番茄材料对该小种的抗性呈数量性状遗传，虽然已经从抗性材料Hawaii7998中鉴定到一个主效抗性位点Rx3，但由于缺乏可靠的分子标记，因此在实际育种中应用存在一定难度。为此，本项目拟对Rx3位点进行克隆，通过VIGs、瞬时表达和功能互补试验等技术对Rx3位点进行功能验证，并采用RNA-seq技术、结合对高回交世代群体和近等基因系的构建分析，分离和鉴定对Rx3的表达具有调控作用的基因，以阐明Rx3位点对T1小种的抗性及调控机制，同时建立T1小种抗性位点Rx3的功能分子标记辅助选择体系，为番茄疮痂病抗性分子育种提供理论基础。

番茄疮痂病病原菌T1小种是世界上发现最早的一个小种，也是我国目前生产上分布较广的一个小种。已有的研究从抗病材料Hawaii7998中鉴定到一个主效位点Rx3控制其抗性，但缺乏可靠的分子标记用于标记辅助选择，因此，Rx3位点并没有被用到育种中。本项目采用经典遗传分析和分子生物学相结合的策略进行抗性基因的克隆、功能验证和标记辅助选择体系的建立工作，从抗病材料OH9834和感病材料OH88119杂交的F2至F6代中获得重组交换单株，进行抗性鉴定，将抗疮痂病T1小种的QTL位点Rx3定位到5号染色体上约980 kb区间，进一步分析发现，该区间的两端各有1个基因（分别命名为Rx3-1和Rx3-2）对抗性具有作用，Rx3-2的贡献大于Rx3-1，通过VIGS和CRISPR/Cas9等分析，确定了Rx3-1的功能；通过进一步的精细定位，将Rx3-2定位到约120 kb区间，预测到1个候选基因，正在进行功能验证；采用RNA-seq等技术明确了Rx3位点区域的基因表达变化，初步建立了调控网络；建立了抗疮痂病T1小种的检测指标体系，可用于抗病材料的筛选；根据基因序列在抗感材料中的差异，建立了功能基因分子标记辅助选择体系，并将回交和标记辅助选择相结合，初步构建了分别携带Rx3-1和Rx3-2的近等基因系，为抗疮痂病T1小种的分子遗传研究和育种提供理论基础。.本项目已发表SCI收录期刊论文2篇，还有1篇论文（IF>5）已经通过审稿，正在修改中。共有5名研究生先后参与了本项目的研究工作，已毕业1名硕士研究生，还有3名博士研究生将于2020年毕业。