番茄株龄相关抗晚疫病Ph-3基因的克隆及其(防御)信号传导途径的研究

晚疫病（Phytophthora infestans）是危害番茄和马铃薯的最重要的世界性病害之一，小种繁多且进化快，致使大量挖掘出的抗病基因在较短时间内几乎均被克服掉，导致抗病育种一直步履艰难。揭示抗病机制，会为晚疫病的防治提供新途径。.针对寄主与P. infestans互作尚不明确，而番茄与P. infestans不亲和互作知之甚少等问题。项目基于测序和重测序的番茄全基因组序列，在精细定位的基础上，拟首先将模式作物番茄抗P. infestans的Ph-3基因克隆，揭示其基因结构及与亲缘关系较近的茄科作物马铃薯已克隆基因的异同；结合VIGS、RNAi、突变体等技术，阐明番茄Ph-3基因与P. infestans株龄相关抗性（Age-Related Resistance, ARR）的分子机制，发现信号传导途径中的关键基因。研究结果将为晚疫病的防治提供相关

晚疫病是由致病疫霉(Phytophthora infestans)引起严重危害番茄和马铃薯作物的病害。过去几十年，已克隆了多个马铃薯抗晚疫病基因。将来自野生种醋栗番茄Solanum pimpinellifolium的Ph-3基因转入到栽培种，表现对晚疫病不同小种的广谱抗性。前人已将该基因定位于番茄第9条染色体上。本研究利用来自栽培种S. lycopersicum CLN2037B和LA4084构建的F2分离群体构建了高密度遗传连锁图谱，将Ph-3基因定位于InDel_3和P55两个标记间0.5cM内。根据番茄H1706参考基因组序列，发现该区间74kb的区间内包含8个功能基因，其中4个基因属于典型的携带APAF-1、R蛋白和CED-4区域的NB-ARC序列。每个RGA与来自马铃薯Solanum venturii抗晚疫病的基因Rpi-vnt1.1具有较高的同源性。瞬时表达证明该些RGA参与Ph-3基因介导的抗性。为了进一步克隆该基因，利用G2-4和M8-2侧翼标记获得了更多重组单株，将Ph-3基因精细定位到H1706参考基因组约26kb区域内。构建了L3708和包含Ph-3基因B25E21的BAC文库，其中B25E21表明目标区域只包含一个RGA。互补试验证明该编码CC-NBS-LRR的RGA能使感病品种Moneymaker抗晚疫病，为Ph-3基因，该基因与来自马铃薯第9条染色体抗病蛋白具有较高的氨基酸相似性。.另外，目前已明确番茄抗晚疫病R 基因表现明显的株龄相关抗性（Age-related Resistance，ARR），但抗晚疫病QTL 的抗性规律尚不明确。以携带抗晚疫病基因Ph-3 的栽培种番茄（Solanum lycopersicum）‘CLN2037B’和野生种醋栗番茄（S. pimpinellifolium）‘L3708’以及易感病材料栽培种番茄（S. lycopersicum）‘LA2818’为对照，对含有抗晚疫病QTL 的多毛番茄（S. habrochaites）‘LA2099’、‘LA1033’和‘LA1777’是否也存在株龄相关抗性进行了分析。结果表明，携带抗晚疫病QTL 的3 个材料的6 叶期和9 叶期植株病情级数均比3 叶期明显降低，表明QTL 抗性与株龄相关。利用乙烯、水杨酸和茉莉酸素合成或缺失的突变体和病毒诱导基因沉默（Virus Ind