西瓜响应小西葫芦黄花叶病毒产生HR反应的R基因精细定位与克隆

Zucchini yellow mosaic virus (ZYMV; family Potyviridae) is an important pathogen of cucurbits, which can render the fruits unmarketable and even reduce agricultural yields by up to 94%. Since suitable ways have yet been found to effectively control the virus in infected plants, breeding of ZYMV resistance is the most desirable approach for virus disease control. However, the lack of resistant sources and the limited understanding of resistant mechanism are bottleneck to the progress watermelon resistant breeding. To find new resistant.genes is the main task in watermelon resistant breeding. Recently, we screened a germplasm ZXG938 which could be induced hypersensitive response (HR) by inoculated with ZYMV, WMV and CGMMV, with difference to local resistance that necrotic spot is occurred on new leaf and the virus concentration is gradually reduced with the growth of plant, and necrotic spot is disappearing to symptom recovery. To.understand the resistant mechanism of ZXG938, we will do the work as followed (1) fine-mapping the resistant loci controlled HR through BSA sequencing, (2) to indentify the candidate genes according to the annotation of genes and varied sites, (3)and testing the functions of the candidate genes by genetic transformation. These results would help us to well understand the mechanism of induced resistance in watermelon, which aim to provide resistant genes and knowledge for watermelon breeding.

小西葫芦黄花叶病毒是危害西瓜等葫芦科作物的主要病害之一，在全球广泛传播，严重时可造成绝产。目前还未找到有效措施防治该病毒，培育抗病品种是最经济有效的途径。然而抗性基因的缺乏限制了人们对抗病机理认识，进而阻碍了抗病品种的培育进程。因此研究并利用抗病基因是西瓜抗病毒新品种培育的关键任务。本团队经鉴定获得1份同时抗ZYMV、WMV和CGMMV的西瓜广谱抗性材料ZXG938，接种病毒后该材料出现明显过敏性坏死反应，到5-7片新叶时症状完全恢复，同时病毒含量显著降低，该抗性受一对显性基因控制。为获得抗病基因，本研究拟利用BSA全基因组重测序技术，结合F2代大群体性状鉴定和西瓜基因组序列信息，快速精细定位目标基因，通过目标区域内基因的注释信息、变异位点等预测候选基因，并利用遗传转化验证基因功能。项目的实施对揭示植物抗病毒病分子机制，提高育种效率，加快西瓜抗病毒新品种的培育具有重要意义。

小西葫芦黄花叶病毒（Zucchini yellow mosaic virus, ZYMV）是危害西瓜等葫芦科作物的主要病害之一，在全球广泛流行，可造成西瓜高达94%的减产甚至绝收。目前还没有有效的化学药剂和技术措施防治该病毒，培育抗病毒新品种是控制病毒传播、减轻病毒危害最经济有效的途径。研究并利用ZYMV抗性基因对于西瓜抗病毒病新品种的培育具有重要意义。西瓜ZXG938对ZYMV具有显性抗性，本研究利用来自ZXG938的自交系938-16-B与感病自交系H1对抗性基因进行定位克隆，并分析了目标区域内预测基因的序列和表达量，鉴定出一个在抗感亲本中存在转录差异的候选基因。具体的研究结果如下： .改造pXT1-ZYMV侵染性克隆，在该载体上插入多克隆位点后，插入增强型绿色荧光蛋白（eGFP），获得携带eGFP的ZYMV病毒侵染性克隆,为抗病性鉴定提供有力支撑；遗传学分析结果显示：ZYMV抗性由显性单基因控制，并受环境影响，是温敏型抗病基因；通过BSA重测序将目标基因定位在7号染色体约1Mb的区域内，同时开发了与西瓜HR抗性紧密连锁的CAPS标记3个，dCAPS标记1个，并在F2代分离群体中验证，吻合率最高达到92%；目标区域内包含约30个预测基因，根据基因功能注释及序列分析（西瓜97103 V2），获得一个在抗感亲本中存在转录差异的基因，该基因在抗病亲本中发生选择性剪接产生两个可以编码蛋白的转录本，该基因编码的丝氨酸水解蛋白酶（subtilases）与植物抗性密切相关，可以诱导细胞程序性死亡，推测该基因可能是西瓜ZYMV抗性的候选基因。.本研究获得的结果为西瓜抗病育种提供了新的基因资源和分子标记，通过分子标记辅助选育必将提高我国西瓜抗病毒病育种效率。