玉米纹枯病抗性相关基因序列克隆与分析

论文摘要

玉米纹枯病是由立枯丝核菌Rhizoctonia solani Kuhn引起的真菌性病害。尽管该病主要发生在中国和东南亚地区,表现出一定的区域性,但是该病在近年内表现出逐年加重和快速蔓延的趋势。在我国玉米主产区,该病已成为制约玉米产量高低的主要病害,深入研究玉米对纹枯病的抗病机制,是寻找培育广谱、高效、稳定、持久抗病性品种的有效途径。本研究以抗纹枯病材料“Rl5、Mol7Ht、昌7-2”和感纹枯病材料“478”的基因组DNA为模板,根据己知的抗病基因结构中氨基酸的保守区域设计引物,通过PCR方法对抗病材料中的抗病基因的同源序列（RGAs）进行了克隆和测序分析,获得了如下研究结果:1材料“Rl5、Mol17Ht、昌-2”和感纹枯病材料“478”的基因组DNA为模板,根据R基因的保守区域设计引物进行PCR扩增,在抗感材料间共获得了24条大小约为500bp的特异扩增条带。2对差异条带进行克隆,测序和序列分析,结果表明有8个克隆片段具有R GENE保守结构。对这8条RGAs的推导氨基酸序列进行分析表明:这8条玉米RGAs可分为LZ-NBS-LRR,Pkinase,TIR-NBS-LRR三类。3将获得的8条差异序列提交到Genbank中进行Blast比对,共获得已知基因功能的序列5条,新发现序列3条。对已知基因功能进行分类后发现:基因参与抗病或防御途径、信号传导、转录调控、次级代谢、初级代谢、蛋白质转运等代谢途径,另外还有1个与细胞结构有关。4将获得的8条差异序列提交到MaizeGDB中进行Blast比对,发现8条序列主要定位在玉米染色体1、4、6、9上,利用生物信息学方法并结合比较基因组学手段,将本试验获得的已知功能的5条序列,主要定位在玉米染色体1、4、6、9上,并得到与其连锁的分子标记。而令我们感兴趣的是一条代表Y1基因的EST序列经分析后发现,在玉米6.01染色体位点上与其临近的标记为umc1083和bnlg1538,同时该标记又与课题组利用R15作为抗性亲本构建的群体所定位的玉米纹枯病抗性QTL qBLSB6aY连锁。5试验获得的功能基因进行综合分析后,阐述玉米感染纹枯病后植株可能产生的抗性机制,并模拟了代谢途径和信号传导通路在抗病过程中的调控模型,通过该机制模型的阐述为今后进一步克隆抗病基因和转抗纹枯病基因的研究奠定基础。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1.文献综述
• 1.1 植物抗病研究
• 1.1.1 植物的抗病性
• 1.1.2 植物抗病的分子机理
• 1.2 植物抗病基因同源序列（Resistance gene analogs,RGA）研究概述
• 1.2.1 抗病基因（Resistance gene,R gene）
• 1.2.2 已克隆抗病基因的结构特征
• 1.2.3 抗病基因的研究现状
• 1.3 本研究的目的意义
• 2.材料与方法
• 2.1 材料
• 2.2 方法
• 2.2.1 DNA的提取
• 2.2.2 PCR扩增
• 2.2.3 变性聚丙烯酰胺凝胶电泳
• 2.2.4 差异条带的回收
• 2.2.5 差异片段克隆及测序
• 3.结果与分析
• 3.1 DNA的检测
• 3.2 差异片断的PCR扩增
• 3.2.1 差异片段聚丙烯凝胶电泳检测
• 3.2.2 差异片段群体检测
• 3.3 差异片段的回收、克隆和测序
• 3.4 序列分析
• 3.4.1 序列相似性分析
• 3.5 差异片段的序列分析
• R1比对结果分析'>3.5.1 Zea_R1比对结果分析
• R2比对结果分析'>3.5.2 Zea_R2比对结果分析
• R5比对结果分析'>3.5.3 Zea_R5比对结果分析
• R6比对结果分析'>3.5.4 Zea_R6比对结果分析
• 4.讨论
• 4.1 抗病基因同源序列研究
• 4.1.1 PCR引物设计
• 4.1.2 同源克隆法分离植物R基因
• 4.2 RGAs与玉米抗纹枯病的关系
• 4.2.1 已获RGAs的功能
• 4.3 与已知抗性QTL位点的关系
• 4.4 后续实验设想
• 参考文献
• 致谢
• 附表 已知植物抗病基因及结构功能