猕猴桃细菌性溃疡病抗性遗传规律研究及抗病基因发掘

Kiwifruit bacterial canker, caused by Pseudomonas syringae pv. actinidiae (Psa), has posed a serious threat to the global kiwifruit industry. Based on abundant Actinidia (kiwifruit) resources being significantly different in the Psa resistance, the inheritance of Psa resistance and discovery of resistance gene is deem to the top priority of kiwifruit study. In this study, the resistance in most of the Actinidia species and varieties will be systematically evaluated by the pathogen infection in field and Psa-V inoculation in lab, respectively. Subsequently, the resistance and fruit characters of progenies driving from inter- and intraspecific crosses will be determined and analysed, to study the inheritance of resistance and correlations with fruit characters. Finally, association study between the Psa-resistance and genomic data in Actinidia species, varieties and hybrid populations will be carried out for exploration and annotation of the resistance genes to Psa. The results will provide the theoretical and practical basis for the resistance breeding of kiwifruit bacterial canker, and further facilitate the sustainable and healthy development of kiwifruit industry.

由丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种引起猕猴桃细菌性溃疡病已经严重威胁世界猕猴桃产业的发展。利用猕猴桃属丰富的种质资源和溃疡病抗性差异，研究猕猴桃溃疡病抗性遗传规律及抗病基因已成为猕猴桃科研的重要方向。本项目拟开展同园感染实验和溃疡病强致病株接种实验，系统评估猕猴桃属主要物种和品种的溃疡病抗性；通过构建猕猴桃种间和种内抗性分化群体，测定杂交子代溃疡病抗性并评估抗性与果实性状相关性，获得猕猴桃溃疡病抗性遗传规律；最终，整合猕猴桃基因组和溃疡病抗性数据，采用关联分析发掘可能的抗性基因，应用于溃疡病抗性机理解析和抗性育种辅助选择。本项目的开展将为猕猴桃溃疡病抗性育种提供理论和实践基础，为猕猴桃产业的健康持续发展提供科技支撑。

猕猴桃是原产中国的营养保健水果，目前我国猕猴桃产量和面积均居世界第一位。近年来，由丁香假单胞杆菌猕猴桃致病变种引起的猕猴桃细菌性溃疡病突然爆发，严重威胁了我国猕猴桃产业的健康发展。本项目旨在通过系统评估猕猴桃种质资源的溃疡病抗性，揭示猕猴桃属植物溃疡病抗性的遗传规律并发掘抗病基因，为猕猴桃抗性育种提供科技支撑。项目取得的重要结果如下：在实验园区和病理室分别对78份猕猴桃品种和物种资源开展溃疡病感染实验，调查了感染症状、感染率及致死率；项目发掘了软枣、对萼和阔叶等高抗病物种，鉴定出‘翠玉’和‘金魁’等多倍体抗性品种，构建了猕猴桃溃疡病抗性数据库。其次，通过构建种内和种间杂交群体，阐明了中华猕猴桃具有中等的溃疡病狭义遗传力（0.50），为杂交选育高抗病品种提供了理论支撑。再者，本研究构建了GFP荧光标记的溃疡病强致病菌，研究了致病菌侵染不同抗性猕猴桃物种的过程。通过RNA-seq分析获得了不同猕猴桃物种及不同阶段的基因应答，确定了长链非编码RNA（lncRNA）与猕猴桃免疫反应和信号转导密切相关，发现环状RNA与猕猴桃防御反应密切相关。最终，项目对筛选出的目标基因开展了鉴定和分析，发现AcJAZs基因在溃疡病强致病菌侵染猕猴桃过程中表达量发生了显著的变化，通过基因编辑和过表达研究AcJAZs基因功能，发现其显著影响溃疡病抗性。本项目的研究成果为我国猕猴桃抗性育种的父母本选择、溃疡病抗性遗传及抗性基因发掘奠定了基础;筛选出的猕猴桃溃疡病抗性品种广泛应用于猕猴桃商业生产实践。