草莓RPW8-NBS-LRR基因在白粉病抗性中的功能鉴定

Strawberry is an important fruit crop worldwide. The powdery mildew is one of the very important strawberry diseases, which directly affects the economic effectiveness of strawberry. RPW8-NBS-LRR (RNL) genes belong to NBS-LRR resistance genes in plants, one of which was significantly up-regulated after infection with powdery mildew. However, little research has been reported on the functions of strawberry RNLs in response to powdery mildew. In this study, based on our previous study on the genetic variation of strawberry RNL genes, we determine the expression by qRT-PCR to uncover the differential expression of RNLs between before-infection and after-infection. We get over-expression and under-expression transgenic plants of candidate RNLs respectively, based on gene cloning, RNA interference and our established transformation system. Finally we will characterize the transgenic plants for powdery mildew resistance, and elucidate potential roles and functions of these RNL genes in powdery mildew resistance in strawberry. This study will help us potentially improve the powdery mildew resistance and develop the resistance breeding of strawberries and provide foundations for more efficient and environmentally friendly strawberry production.

草莓是一种重要的全球性果树作物。草莓白粉病是危害草莓的重要病害之一，直接影响草莓产业经济效益。RPW8-NBS-LRR（RNL）基因是植物NBS-LRR抗病基因中独立的亚类，研究显示有的RNL基因成员的表达量在植物接种白粉菌后显著上调。但关于草莓RNL基因响应白粉病的功能研究却少有报导。本项目以森林草莓RNL基因遗传变异特征为基础，首次运用qRT-PCR拟筛选出2-5个响应白粉病的RNL候选基因；通过克隆、RNAi及遗传转化，使候选RNL基因分别在草莓中过量表达和抑制表达；鉴定不同转基因植株接种白粉病后的抗性变化，结合相关生理指标，研究草莓RNL类型基因在病原菌胁迫应答过程中的作用及其在抗病性方面的功能，本项目将为提高草莓的白粉病抗性，发展草莓抗病育种及更高效、环保地生产草莓提供理论基础。

草莓作为重要的全球性经济作物，长期受到白粉病的危害，严重影响草莓质量、产量及其经济效益。挖掘草莓抗病基因，提高草莓自身抗性是解决这一问题的关键。NBS-LRR基因是植物抗病基因家族中最大最重要的一类，而RPW8-NBS-LRR（RNL）基因是植物NBS-LRR抗病基因中相对独立的亚类。本项目在全基因水平上对NBS-LRR基因进行了遗传进化分析：六个草莓属物种NBS-LRR基因的世系特异性基因复制发在六个草莓属物种分化之前，驱动了草莓属物种中该类型基因的扩张，而不同亚类的NBS-LRR基因则具有不同的进化模式，用以应对拥有不同变异速率的病原菌；RNL基因可能是由基因融合产生的，且在草莓等蔷薇科物种中经历了物种特异性复制事件。同时，本项目以二倍体森林草莓为研究对象，根据RNL基因的差异表达情况、遗传进化分析，筛选出5个RNL基因作为候选基因和5个NBS-LRR基因作为对照基因；通过分子克隆等方法获得7个候选基因的过表达重组载体和6个候选基因的RNA干扰载体；经过遗传转化和抗性鉴定后发现，至少有2个RNL基因经过量表达后可提高草莓对于真菌类病害的抗性。本项目可为高效、快速筛选抗病候选基因提供了理论基础，为提高草莓抗性提供了潜在的候选基因，为草莓抗病育种提供了潜在的新资源和理论基础。