番茄抗蚜虫茸毛基因Wo的克隆和鉴定

植物表皮茸毛作为植物防御的第一道屏障，可延缓、驱逐、毒杀植食性害虫危害，同时可间接防止病毒的危害。番茄种质中存在一些多茸毛的材料，这些材料可通过防蚜间接防止蚜传病毒－黄瓜花叶病毒（CMV）侵染，目前已培育出多茸毛抗蚜的番茄品种在生产上应用。本项目拟采用番茄多茸毛材料和多态性好的潘那利野生番茄的2份渐渗系为亲本，构建遗传分离群体，应用改良图位克隆法，精细定位和BAC文库测序相结合，分离克隆番茄Wo 基因。通过转基因手段、基因与性状共分离特性分析等对Wo基因进行功能验证，以期揭示番茄茸毛发生的分子调控机理。因此，本研究具有重要的理论意义和重要的实际价值。

植物表皮毛作为一种特化的单细胞或多细胞表皮结构，是研究植物细胞分化调控的一种模式系统。目前拟南芥单细胞茸毛的发育调控机理研究比较深入，而番茄多细胞茸毛研究较少，它们具有与单细胞茸毛不同的调控途径。植物体表皮茸毛是具有抵御植食性害虫而进化出的防御机制。在番茄中已利用茸毛材料育成商业化品种，它是利用番茄茸毛突变抗蚜虫的特性，并能防止蚜传病毒CMV的感染。本研究拟利用番茄茸毛突变体LA3186和渐渗系IL2-3、IL2-5为亲本材料，构建遗传分离群体，将Wo基因定位于约200 Kb的物理区间，该区段含有19个可能的ORFs。其中ORF-4编码730 aa，与拟南芥中调控表皮分化的基因PDF2具有73%的同源性。因此，我们将ORF-4作为候选基因。序列分析发现在该基因的编码区内发生了由胞嘧啶(C-1904) 向鸟嘌呤 (G) 的转变，而且造成了由脯氨酸 (Pro-635) 向精氨酸 (Arg) 的转变。通过超量和抑制该基因的表达证明该基因控制茸毛的形成，即为Wo基因。同时，等位基因序列分析证明该位点3个等位基因均发生了单碱基替换，从而导致氨基酸的替换。RT-PCR和原位杂交实验表明该基因的表达部位与茸毛形成密切相关。转录分析发现细胞周期蛋白SlCycB2在茸毛突变体高表达，转基因分析确定该基因也参与番茄茸毛的形成。Y2H和BiFC分析证明Wo与SlCycB2存在蛋白互作。推论：Wo通过蛋白互作的方式促进细胞周期相关基因—SlCycB2 的表达，从而促使细胞从G2期向M期的转换，最终促进表皮毛的形成。