马铃薯抗晚疫病基因R3b的克隆与功能分析

马铃薯是重要的粮菜兼用作物，晚疫病是马铃薯的第一大病害。晚疫病菌进化潜力高，常导致抗病基因失效，田间抗病基因多态性是防治马铃薯晚疫病的重要手段，因此克隆更多马铃薯抗晚疫病基因是当务之急。马铃薯第11号染色体上的抗晚疫病主效位点MLB具有丰富的多态性，目前已从此位点上克隆了一个抗晚疫病基因R3a。R3b是该位点上的另一抗晚疫病基因，该基因具有与R3a不同的抗病特性。通过前期研究，我们已经构建了大片段基因组文库，并通过染色体步移方法已经逼近了该基因位点，本研究将在此基础上利用图位克隆和比较基因组学相结合的方法寻找候选BAC克隆，并通过亚克隆获得该基因，为构建田间抗病基因多态性的近等混合系以达到持久抗病的目标打下基础。

马铃薯是重要的粮菜兼用作物，晚疫病是马铃薯的第一大病害。抗病基因叠加（Resistance Gene Stacking）法是使马铃薯获得持久抗性的理想方法之一，在马铃薯抗晚疫病育种中具有重要作用。马铃薯第XI号染色体上的抗晚疫病R3位点上同时存在两个功能性抗病基因R3a和R3b，这也是自然界中抗病基因叠加的自然范例。本研究通过图位克隆和比较基因组学相结合的方法克隆了抗晚疫病基因R3b，并分析该基因的结构和功能。R3b基因具有典型的CC-NBS-LRR结构，与R3a基因具有82%的核酸序列一致性。功能互补验证表明，该基因对晚疫病菌的特定生理小种具有完全抗性，与同一位点上已克隆的抗病基因R3a抗病特性不同，可特异识别无毒基因Avr3b，而不能识别无毒基因Avr3a，表明尽管R3b和R3a具有较高的序列一致性，但却具有不同的识别特异性。R3b基因的克隆不仅为揭开R3复杂位点的奥秘奠定基础，也为马铃薯抗晚疫病基因家族增添了一个新成员，对于今后构建抗病基因近等混合系，利用田间抗病基因多态性防治马铃薯晚疫病具有重要意义。同时本项目也支持了马铃薯单倍型基因组精细图谱的绘制，对于解析马铃薯遗传基础和进行比较基因组学研究均具有重要意义。