甜瓜抗蔓枯病新基因Gsb-7(t)的精细定位及克隆

Gummy stem blight (GSB), caused by Didymella bryoniae (Anersw.) Rehm, is a destructive soil-borne foliar fungal disease of melon (Cucumis melon L.) worldwide. The utilization of host resistance (R) genes or resistant cultivars is considered to be the most economic and effective strategy to control this disease. However, there are no reports on fine-mapping and cloning of GSB resistance genes on melon. We previously characterized a new broad-spectrum resistant cultivar 4G21 and identified and roughly mapped a new GSB resistance gene Gsb-7(t). In this project, we will finely map the Gsb-7(t) gene by map-based cloning and candidate gene sequencing strategies, determine the functions of Gsb-7(t) candidates through gene transformation approaches. Additionally, we will develop tightly linked or functional markers (FMs) of Gsb-7(t) in order to facilitate the application of Gsb-7(t) in melon breeding programs. This project aims to not only enrich resistant source and resistance gene pool, and provide new means to develop new GSB resistant cultivars by molecular breeding, but also clone the Gsb-7(t) gene, and lays foundation for further elucidating the Gsb-7-mediated defense mechanisms.

蔓枯病是甜瓜生产上危害严重且普遍发生的一种土传病害，利用抗病基因培育抗病品种被认为是控制该病危害最经济有效的措施。目前，甜瓜中尚未精细定位和克隆任何蔓枯病抗性基因。在前期研究中，我们从抗源4G21中鉴定并初步定位了一个新的蔓枯病抗性基因Gsb-7(t)。本项目拟精细定位该基因，分析定位区间内基因序列以确定候选基因，并利用转基因手段验证候选基因的功能；同时开发与目的基因紧密连锁的或者功能特异性的分子标记，建立该基因的分子标记辅助选择育种体系。研究结果不仅可以丰富甜瓜蔓枯病抗源、抗病基因库，为高效利用Gsb-7(t)基因开展甜瓜抗蔓枯病分子育种提供新的手段，而且有望首次克隆甜瓜蔓枯病抗性基因，为深入解析其作用机制奠定基础。

甜瓜是一种重要的园艺经济作物，由瓜类黑腐球壳菌引起的蔓枯病是甜瓜生产上危害最为严重的真菌病害之一。利用抗病基因培育抗病品种是控制蔓枯病危害最经济有效的措施。本项目通过建立甜瓜叶片离体鉴定接种技术体系，完成了476份甜瓜资源的筛选，并筛选到一份蔓枯病抗性资源H228。遗传分析表明H228的蔓枯病抗性受一对显性基因Gsb-7(t)控制。本项目进一步通过构建作图群体、混池测序及基因图位克隆等方法，将目标基因定位于第1染色体标记S1-3339和S1-3346之间约75.8 kb区间内。序列分析表明区间内三个编码NBS-LRR蛋白的基因MELO3C028959、MELO3C023577和MELO3C023574均发生了不同位点的氨基酸变异，蔓枯病接种前后三个基因均会有不同程度的表达，因此将其均作为可能的候选基因。我们也初步建立了甜瓜的遗传转化体系，构建了三个基因的遗传转化载体并正在进行基因的功能验证。此外，我们基于紧密连锁标记S1-3339和S1-3346对后代群体基因型和表型的分析结果，建立了甜瓜蔓枯病抗性分子标记辅助育种选择技术体系。本项目的完成不仅提供了新的蔓枯病抗性资源和抗性基因，而且为将来利用分子手段改良甜瓜的蔓枯病抗性以及解析甜瓜蔓枯病抗性分子机制奠定了研究基础。