Rsv1抗病基因位点在多个豆科植物中的结构差异与功能化机制

基本信息
批准号:31170210
项目类别:面上项目
资助金额:72.00
负责人:陈建群
学科分类:
依托单位:南京大学
批准年份:2011
结题年份:2015
起止时间:2012-01-01 - 2015-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:王斌,薛佳宇,张远莉,仲昭朝,袁璟,邵珠卿,许颖,冯雪影,王悦
关键词:
功能演化Rsv1位点基因沉默抗病基因豆科植物
结项摘要

植物抗病基因(R基因)位点在不同植物基因组中的结构差异巨大;就功能而言,抗病基因产物能够直接(以"基因对基因模式")或间接(以"保卫模式")识别入侵病原释放的非毒性因子,从而激发自身的防御反应。那么,R基因位点的不同结构及相应功能是如何演化而来的呢?本项目拟选取有重要经济价值的四种豆科植物,包括大豆、四季豆、蒺藜苜蓿、百脉根及其多个品种,针对已经演化出众多功能性抗病基因的Rsv1(抗大豆花叶病毒)位点,研究该位点上R基因成员的演化规律及其与识别模式之间的相关性;在种间及种内不同品种间比较研究Rsv1位点R基因的分布模式与演化差异,分析其可能的原因;并通过基因沉默技术平台,高通量筛选Rsv1位点上的功能性R基因,研究其功能化机制,从而从三个方面揭示该位点上R基因的结构和功能的演化。

项目摘要

本研究项目以抗大豆花叶病毒(Soybean Mosaic Virus,SMV)基因Rsv1所在的NBS-LRR型抗病基因复合位点为研究对象,详细调查了Rsv1位点同源基因在苜蓿、木豆、四季豆和大豆等多个豆科植物中的保存情况;选取多个栽培大豆品种进行Rsv1同源基因的扩增、克隆与测序,将所得到的序列与豆科植物基因组中鉴定的其他NBS-LRR型R基因一起构建了系统演化树,从而清晰地了解到Rsv1位点所含抗病基因属于豆科植物nTNL型R基因的第45家族(nTNL-45),该家族在豆科植物的祖先及分化早期保持为单基因位点,但在木豆、四季豆和大豆的祖先中分化成15个亚家族,这些亚家族在木豆、四季豆和大豆中逐步发生了分化保存与特异性扩张现象,其中的11个亚家族在大豆基因组中得以继承;作为主体, Rsv1位点所在的13号染色体继承了其中的第1,2,3,9,10和11共6个亚家族。为了保障后续不同功能抗病基因的筛选工作,我们从我国不同大豆产区分离得到了大量SMV及菜豆普通花叶病毒(Bean Common Mosaic Virus,BCMV)阳性样本,并对这些样本进行了全基因组测序与演化分析,使我们对这些病原的种群结构及演化特征有了全面了解。我们还选取合适的抗性大豆品种与感性品种构建了杂交系,对抗性品种PI96983中Rsv1位点上的功能抗SMV基因进行了精确定位,发现该基因位于SSR标记13_1133与13_1138之间,进一步研究显示,其对应nTNL-45家族在大豆中发生近期特异性扩张的第1亚家族,从而说明该亚家族在大豆SMV抗性功能的演化上很可能起到至关重要的作用。为了对定位区间内的多个候选抗SMV基因成员进行功能验证工作,我们经过努力尝试,成功构建了大豆转基因平台。综合而言,本项目围绕特定的Rsv1复合R基因位点,深入研究了该位点在多个豆科植物物种间的结构差异和演化关系;并通过构建杂交系,对功能性抗SMV基因加以精确定位,成功筛选到了大豆Rsv1位点上的功能性抗SMV基因所在区间和候选抗病基因,显示了特定结构变异的功能化机制。同时,构建了大豆转基因平台,对定位区间内的候选抗病基因进行功能验证;对大量大豆花叶病原的样本采集与演化分析,也从病原方面对候选R基因的功能验证工作提供了坚实保障。

项目成果
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数据更新时间:2023-05-31

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