晚疫病抗病信号途径关键基因的突变体筛选及鉴定

晚疫病是危害马铃薯和番茄生产最严重的病害之一。近年马铃薯抗晚疫病基因克隆取得了很快的进展，但晚疫病却没有得到有效控制，原因是由于晚疫病进化潜力高，新的抗病基因在田间很快被克服。因此探索抗病基因的抗病机理，了解抗病信号传导途径就显得尤为重要，发现信号途径中的关键基因必将为晚疫病的防治开辟一个新的领域。马铃薯是同源四倍体植物长期营养繁殖基因组高度复杂，不适宜作为研究的实验材料，因此本研究利用在模式作物番茄中构建的一个含有抗晚疫病基因R3a和诱导表达相应的无毒基因Avr3a的高效研究系统：MM-R3a-Avr3a，构建EMS突变体库、施用诱导剂筛选存活突变体，通过对一系列阻断R3a-Avr3a互作的突变体的分子鉴定和遗传分析，为参与抗病信号途径中的关键基因克隆提供研究基础。

晚疫病是危害马铃薯和番茄生产最严重的病害之一。近年来马铃薯抗晚疫病基因的克隆取得了很快的进展，但晚疫病却没有得到有效控制，原因是由于晚疫病进化潜力高，新的抗病基因在田间很快被克服。因此探索抗病基因的抗病机理，了解抗病信号传导途径就显得尤为重要，发现信号途径中的关键基因必将为晚疫病的防治开辟一个新的领域。马铃薯中克隆的R3a基因和晚疫病菌中克隆的Avr3a基因是第一个被克隆的R-Avr基因对，符合“基因对基因”假说。马铃薯是同源四倍体植物，长期营养繁殖基因组高度复杂，不适宜作为研究的实验材料，因此本研究利用在模式作物番茄中构建的一个含有抗晚疫病基因R3a和地塞米松（DEX）诱导表达相应无毒基因Avr3a的高效研究系统：MM-R3a-Avr3a，通过构建EMS突变体库、施用诱导剂DEX筛选存活突变体，通过对一系列阻断R3a-Avr3a互作的突变体的分子鉴定和遗传分析，为参与抗病信号途径中的关键基因克隆提供研究基础。主要的研究进展如下：用EMS处理番茄MM-R3a-Avr3a的种子，获得了有3621个家系的突变体库。播种每个家系30粒种子（大约100000棵单株），进行苗期的诱导剂处理诱导Avr3a基因表达，大部分幼苗出现HR反应死亡，筛选到43棵存活单株，分属8个家系，其中有两个家系经过遗传分析，确定为信号途径关键基因发生的突变。.为鉴定突变基因与已知的抗病信号途径关键基因的关系，研究了突变体中活性氧代谢途径中的相关基因和酶活性的变化，同时研究了已知的抗病相关的水杨酸（SA）、茉莉酸（JA）、乙烯（ET）等信号途径中的关键基因（JAR1、COI1、NIM1、EDS1、EIN2、PR1等）的表达变化，结果显示所有基因的表达模式在突变体中都发生了变化，说明突变基因是位于抗病途径中的上游基因，是R基因与Avr基因识别过程中的基因发生了突变，导致下游信号通路的基因表达都发生了变化。比较确切的结论需要在基因克隆之后进行验证。为克隆该突变基因，对突变基因定位工作和突变体的基因组重测序工作都正在进行中。本项目严格按申请书中的内容执行，结果基本符合预期，但由于纯合突变体筛选代数比预期增加2代，导致突变体的鉴定工作后延，影响结果的整理和论文发表。本项目目前发表核心期刊论文1篇，获省级奖励2项，国际会议论文1篇，申请专利2项，培养硕士生2名。