番茄抗叶霉病基因Cf-19的克隆、功能验证及其（防御）信号传导途径的研究

The tomato is the world's major vegetable crops. Tomato leaf mildew is the major diseases of tomato production in China and the world , caused tremendous losses to tomato production. Tomato leaf mold pathogen C. fulvum is a fungus with quickly physiological differentiation. Recently, tomato varieties applicated for resistance breeding mainly contain Cf- 5 and Cf - 9 resistance gene, but these rasistance genes were over-comed by new pathogen physiologies. With repeatedly resistance identification, tomato Cf-19 gene showed stable disease resistance. Basing on completion of the Cf- 19 gene marker-assisted selection system, our project team will continue to fine mapping of Cf-19 gene, clone and functional verification, study disease resistance signaling pathways. Intend to innovate anti- leaf mold tomato germplasm resources, understand leaf mold resistance gene resistance evolution at the molecular level, exposit mechanism of resistance to disease formation and provide an important theoretical basis for further resistance molecular breeding.

番茄是世界上主要蔬菜作物之一, 番茄叶霉病是我国乃至世界番茄生产的主要病害，给番茄生产造成了极其巨大的损失。番茄叶霉病原菌C. fulvum是生理小种分化很快的一种真菌，目前我国生产上应用的主要是含Cf-5和Cf-9抗病基因的番茄品种，近些年来我国部分地区生产上已经出现了含Cf-5和Cf-9抗病基因的番茄品种被浸染的现象。Cf-19抗病基因在反复的抗病性鉴定中表现出了稳定的抗病性，具有很高的应用价值。本项目组在完成Cf-19基因分子标记辅助选择体系的基础上，拟对Cf-19基因进行精确定位、克隆与功能验证、抗病信号途径的研究。旨在创新抗叶霉病番茄种质资源、从分子水平上研究叶霉病抗病基因专化性演变、抗病形成机制以及进一步的分子育种提供重要的理论依据，为Cf-19基因应用于抗病育种奠定基础。

番茄叶霉病由病原菌Cladosporium fulvum (C. fulvum)引起，是栽培番茄中的一种较为严重的病害。通过育种获得含有抗病基因的抗性品种可以在番茄生产中有效地控制叶霉病的发生，但是新的抗病基因的使用同时也加速了叶霉菌生理小种的分化。目前包括Cf-2、Cf-4和Cf-6等很多基因已经对某些生理小种失去了抗性，所以急需发掘新的抗病基因来满足育种的需要；番茄与病原菌C.fulvum的非亲和互作遵守基因对基因假说(gene-for-gene)。目前为止关于Cf与Avr基因产物相互作用的研究主要集中在Cf-4/Avr4和Cf-9/Avr9上。Cf-9与Cf-4蛋白的氨基酸序列的一致性达到91%以上，Avr9与Avr4之间却没有明显的同源性，并且它们之间引发的超敏反应也有很大不同，造成这种差异的具体机制尚不明确，对未知的Cf基因引发的超敏反应进行研究将有助于拓宽研究思路并加深我们对Cf/Avr互作机理的认识，甚至为抗病育种开辟新的道路。含有Cf-19基因的番茄材料在多年的栽培实践中表现出了有效的抗病性，可以作为抗性育种的新型候选材料。Cf-19基因在1980年被定位在2号染色体的长臂上，之后对于该基因的研究一直处于停滞状态，严重影响了Cf-19基因在育种中的应用。我们通过对Cf19基因的抗性范围、抗性特点、遗传规律以及基因定位进行系统的研究，通过高通量测序技术将Cf-19基因定位在了1号染色体短臂区的Cf4/9位点，通过对候选基因的一些筛选和功能验证分析确定了Solyc01g006550.2.1为Cf-19基因位点，同时开发了精确的鉴定标记用于分子标记辅助育种，进一步对该基因介导的抗性应答过程中相关的差异表达基因进行筛选和表达模式分析，从而对Cf-19基因从表型抗病特点到基因遗传特征乃至抗病应答机制有了较为全面的认识，这将为今后Cf-19基因在育种中的应用提供理论依据和应用工具，同时为进一步研究Cf/Avr互作机理奠定基础。