刘青青[1]2017年在《玉米抗甘蔗花叶病毒病主效QTL的克隆与抗病机理研究》文中指出玉米甘蔗花叶病毒病是由甘蔗花叶病毒(Sugarcan moraic virus,SCMV)引起的病毒病害,对全球玉米生产安全造成严重危害。长期以来对此病的化学防治效果不明显,培育及推广优良玉米抗病品种是防治此病的有效措施。遗传研究表明,玉米抗甘蔗花叶病毒病涉及两个主效QTLs(Quantitative trait loci),Scmv1和Scmv2,分别位于第6和第3号染色体上。其中Scwv1在抗病早期发挥作用,而Scmv2在抗病后期显现功效。本课题组前期利用Scmv2位点固定Scmv1位点分离的F2群体对Scwv1进行了连续的精细定位,将其限定在分子标记R1-2和IDP11之间,物理距离为 112.39kb。本论文针对玉米抗甘蔗花叶病毒病主效QTL-Scmv1,开展精细定位、抗病基因克隆、抗病基因功能分析与抗病机理等研究,主要结果如下:1.在前期定位结果的基础上,利用发展自郑58(感病)×昌7-2(抗病)和黄C(高感)×X178(高抗)的两个RILs(Recombinant inbred lines)群体对Scmv1候选区段进行验证并筛选重组RILs,将Scmv1区段缩短至分子标记579P4和SNP3之间,物理距离为59.21kb。2.利用Scmv1定位区段内的分子标记分别筛选玉米抗病自交系FAP1360A、1145和黄早四的BAC(Bacterial artificial chromosome)文库,构建覆盖Scmv1的BAC重迭群。筛选最少重迭BAC克隆进行测序与基因注释,发现3个可能参与抗病反应的基因,分别为ZmTrxh、ZmCAS和ZmSUS。结合基因表达分析,确定ZmTrxh为抗病候选基因。3.从1145 BAC克隆(ZM579B1)中亚克隆完整ZmTrxh基因片段由农杆菌介导转化受体HiII(高感),获得转基因植株(T2,T3和T1F1)转基因结果显示,ZmTrxr能显着提高玉米在早期对SCMV的抗性,两个主效位点抗病基因均存在的转基因植株对SCMV表现完全抗性。4.ZmTrxh在抗感材料中基因编码区无多态性,启动子区域距ATG上游1.184kb为保守区段,其余部分差异显着。ZmTrxh表达水平与植株抗性表现密切相关。5.ZwTrxh在成熟叶片中表达水平最高。ZwTrxh能够响应SCMV诱导表达,在接种24h后达到表达高峰。在玉米原生质体瞬时表达体系中过表达ZmTrxh,可以抑制SCMV的复制。6.ZmTrxh编码非典型的H-型硫氧还蛋白,分布于细胞质中。抗病蛋白ZmTrxh活性位点处的两个半胱氨酸被天冬酰胺和丝氨酸替代(WNPQS),但仍可正常折迭形成典型的"Trx fold"叁维结构。ZmTrxh蛋白活性位点的变化在玉米基因组中唯一存在,使其与其余典型的硫氧还蛋白相区别。蛋白活性测定表明ZmTrxh丧失氧化还原功能,但具有分子伴侣功能。7.以ZmTrxh作为诱饵蛋白筛选抗病自交系FAP1360A的酵母双杂文库,鉴定出两个互作蛋白 ZmRbcS(Maize ribulose-1,5-bisphosphatecarboxylase/oxygenase small subunit)和 ZmRbcL(Maize ribulose-1,5-bisphosphate carboxylase/oxygenase large subunit)。在 SCMV 编码的 11 个蛋白中,P3和CP蛋白与寄主蛋白ZmRbcS和ZmRbcL互作。抗病蛋白ZmTrxh与SCMV编码的P3,CP,6K1,6K2,VPg 和 P3-PIPO 均存在互作。综合实验结果表明,ZmTrxh是玉米长期与病毒的抵抗反应中特异分化出来的抗病蛋白,编码非典型的氧化还原蛋白,利用自身分子伴侣的功能,通过保护寄主蛋白免受病毒蛋白袭击以及削弱病毒蛋白功能,从而抑制SCMV的复制,提高病毒对SCMV的抗性。
瞿会[2]2016年在《玉米抗甘蔗花叶病毒候选基因(SCMV2)的发掘、克隆与差异位点分析》文中进行了进一步梳理由玉米甘蔗花叶病毒(SCMV)引起的玉米矮花叶病是中国和欧洲玉米产区的主要病毒病害之一,培育抗病新品种是克服该病的最有效途径。对该病有关的遗传、基因定位和基因克隆方面研究工作较多,但未见有对第3染色体上抗病基因克隆的报道。本文利用元分析方法整合玉米甘蔗花叶病毒抗病基因QTL信息,在“一致性”QTL区段内确定与抗病相关的候选基因并进行克隆,通过对候选基因的序列分析,比较引起抗感差异的变异位点,并开发功能标记。主要研究结果如下：(1)收集了玉米第3染色体上抗甘蔗花叶病毒基因QTL定位信息,借助玉米遗传图谱IBM2 2008 Neighbors进行了整合。采用元分析方法,确定了1个“一致性”抗病QTL,在遗传图谱IBM2 2008 Neighbors覆盖范围为2.97 cM,位于图谱305.51 cM处。通过对“一致性”抗病QTL区间内基因序列的生物信息学分析,发现该“一致性”QTL区段内的GRMZM2G436226_T01基因序列具有抗病功能域,确定为抗甘蔗花叶病毒候选基因。(2)根据已确定的候选基因DNA序列,对候选基因编码区克隆,获得高抗材料2988 bp和高感材料2990 bp的基因编码区序列,用DNAMAN软件进行生物信息学分析,不同程度的抗感材料的克隆序列比对得到的变异位点147个,其中4个变异位点在抗感材料间差异明显。(3)对高抗材料和高感材料基因序列的蛋白质结构分析表明,高抗材料齐319由945个氨基酸组成,高感材料吉63由919个氨基酸组成,其中高抗材料的亲水性氨基酸明显高于高感材料。蛋白质性质分析发现不存在跨膜结构,可能是定位在细胞质基质或细胞器基质中的蛋白质。(4)分析蛋白质的功能保守域发现,高抗材料均含有RX-CC_like、 AAA_22、 NB-ARC。而在高感材料的分析结果中并没有同时存在叁种结构。在基因序列的第211处缺失碱基T,导致氨基酸序列由原来的精氨酸变成了甘氨酸,最终导致高感材料不含有RX-CC_like结构域。从不同的高感材料的序列分析结果发现,只有郑58材料含有NB-ARC保守域,是因为它的碱基序列第998处插入碱基C,导致氨基酸序列发生突变,从原来的谷氨酰胺变成丝氨酸。(5)根据高抗材料与高感材料序列对比的第2648-2656处插入9个碱基的变异开发新的Indel标记,利用该标记检测100份常用玉米自交系的标记基因型,结合100份玉米自交系抗性表型鉴定结果进行分子标记辅助选择的有效性分析。Indel186-9标记的选择符合率达到80%以上,抗病选择符合率达到92.86%。Indel186-9标记可以使抗病级别从平均7.26级提高到平均2.4级。
吕香玲, 李新海, 谢传晓, 郝转芳, 吉海莲[3]2008年在《玉米抗甘蔗花叶病毒基因的比较定位》文中进行了进一步梳理收集了玉米抗甘蔗花叶病毒基因/QTL定位信息,借助玉米遗传图谱IBM2 2005 Neighbors进行了整合。在国内外研究中,累计报道81个抗病毒基因位点,分布在玉米7条染色体上,比较定位发现这些位点集中分布于第3和6染色体。采用元分析技术,确定3个"一致性"抗病毒QTL,其中1个位于第3染色体,在遗传图谱IBM2 2005 Neighbors上覆盖的范围为6.44cM;2个位于第6染色体,覆盖范围分别为6.16cM和27.48cM。借助比较基因组学策略,在第3染色体"一致性"QTL区间内筛选出4个抗病位置候选基因。该研究结果为确定和克隆抗病主效基因提供了基础。
陈旭[4]2004年在《玉米抗甘蔗花叶病毒QTL分析》文中研究表明玉米矮花叶病是一种世界性病害，也是我国玉米产区的主要病害之一。培育抗病品种是防治玉米矮花叶病和减轻危害的最经济最有效的途径，而抗病育种的成效取决于对抗源和抗性遗传机制的认识。采用分子标记技术发掘我国主要玉米种质中的抗甘蔗花叶病毒基因及其连锁分子标记，为建立高效率抗病育种及种质改良技术提供理论依据。本研究以玉米自交系X178(抗)和B73(感)组配的F_2和F_3群体为作图和抗病性评价群体，采用SSR和AFLP分子标记构建遗传连锁图谱，在北京分春播和夏播二个时期，采用人工接种方法对216个F_3家系在苗期、拔节期、抽雄期和成株期分别进行玉米矮花叶病的抗性鉴定。应用复合区间作图法分析抗病QTL及基因效应。主要研究结果如下： (1) 以X178×B73的F_2分离群体(234个单株)为作图群体，构建了含有134个SSR位点和119个AFLP位点的遗传连锁图，覆盖玉米基因组的1659.3 cM，标记间平均距离为6.58 cM，标记间图距小于20cM的比例为88.9％。 (2)通过分子数量遗传学分析，发现植株抗病性与多个基因的遗传控制有关，在各个不同发育时期玉米抗甘蔗花叶病毒的遗传力较高，变幅为69.2％～80.0％。相关分析表明，各个时期的病株率或病情指数之间呈高度正相关；但随植株生长发育，各个时期病株率或病情指数的相关性略有降低。 (3)将216个F_3家系在北京地区分春、夏两个时期播种，进行抗甘蔗花叶病毒鉴定，采用复合区间作图法进行QTL定位分析。在春播的苗期、拔节期、抽雄期和成株期共检测到5个QTL，分别位于第3、4、5、6、8染色体上，解释的表型变异为4.5％～32.6％。在夏播的苗期、拔节期、抽雄期和成株期共检测到5个QTL，分别位于第2、3、5、6、9染色体上，解释的表型变异为4.3％～40.5％。 (4)玉米对我国矮花叶病的抗性QTL与发育阶段有关，抗病QTL数目和位置在不同发育阶段的表现有差异。在春播玉米苗期共检测到3个QTL，分别位于第3、6、8染色体上；在拔节期也检测到3个QTL，位于第3、5、6染色体上；在抽雄期比拔节期多检测到一个QTL，位于第8染色体上；在成株期检测到4个QTL，分别位于第3、4、5、6染色体上。在夏播玉米苗期1和苗期2，分别于第3、5、6和9染色体上检测到4个QTL；在拔节期1于第3、6染色体上检测到QTL；在拔节期2，于第3、6、9染色体上共检测到3个QTL；抽雄期检测到的QTL数目与拔节期2相同，均在第3、6、9染色体上找到了QTL；在成株期检测到4个QTL，分别位于第3、5、6、9染色体。
吕香玲, 李新海, 郝转芳, 吉海莲, 史利玉[5]2007年在《基于近等基因导入系发掘玉米抗甘蔗花叶病毒主效基因》文中指出利用玉米自交系掖478与中自01构建近等基因导入系群体(BC4F2),通过田间人工接种甘蔗花叶病毒鉴定获得抗病植株。采用38个SSR标记分析抗病株基因型,通过连锁不平衡分析,在玉米第3和6染色体上发掘3个主效抗病QTL。第3染色体上的QTL置信区间为26.1cM-phi053-5cM;第6染色体上的QTL置信区间分别为1.2cM-bnlg161和5.3cM-bnlg1538-7cM。建立了基于近等基因导入系发掘玉米抗甘蔗花叶病毒主效QTL技术,获得了一批含有抗病毒QTL的近等基因导入系,为抗病育种提供了信息和材料。
王帮太[6]2009年在《基于SSSLs的QTL鉴定及抗玉米SCMV标记开发》文中研究指明本试验以我国优良的玉米杂交种豫玉22号的一个亲本自交系综3为供体亲本、另一个亲本自交系87-1为受体亲本,通过杂交、回交和SSR标记跟踪检测供体染色体片段,构建了以87-1为背景的综3的染色体单片段代换系群体。利用其中的部分纯合的单片段代换系材料对玉米的产量及产量相关性状进行了QTL鉴定。同时,基于玉米矮花叶病抗病“一致性”QTL区间查询了抗病基因的功能保守序列,根据抗感材料同源克隆序列的多态性开发了可用于玉米矮花叶病抗性鉴定的分子标记,进一步利用已知抗性的自交系和分离群体对新开发标记的有效性进行了验证,并建立了相应标记的高效、快速检测体系。主要结果如下:1、本试验获得了57份以玉米自交系87-1为背景的综3染色体单片段代换系。57个供体代换片段不均匀地分布在玉米的10条染色体上,代换片段长度在1.75~68.35cM之间,代换片段总长度为1111.45cM,平均长度为19.50cM。覆盖基因组长度为907.70cM,覆盖率为39.09%。2、利用获得的玉米染色体单片段代换系材料,在郑州和叁亚两个试验点进行了玉米产量及产量相关性状的QTL鉴定,其中郑州点在22个单片段代换系中检出了30个QTL,叁亚点在39个单片段代换系中检出了53个QTL。两个试验点检测到的玉米产量及产量相关性状的QTL总数为83个;平均每个代换片段上检出了1.73个QTL,平均每个性状检出了11.86个QTL。其中,42个QTL座位在两试验点同时检测到,占QTL座位总数的50.6%,平均每个QTL的重复检出的次数为3.23个。3、基于玉米Bin3.04-3.05、Bin6.00-6.01区域的抗甘蔗花叶病毒“一致性”QTL区间,寻找抗病基因的功能保守域,设计特异引物,在抗感材料中扩增保守域序列,依据序列多态性开发出抗病分子标记InDel-186和InDel-130、InDel-110,对已知抗性的102份玉米自交系、BC2F2群体[(掖478ⅹ齐319)×掖478]的379个单株及重组近交系群体(X178ⅹB73)的183个家系的标记验证结果表明,InDel-186和InDel-110为共显性标记,与甘蔗花叶病毒抗性高度相关。
王凤格, 刘贤德, 王振华, 张世煌, 李新海[7]2003年在《玉米抗甘蔗花叶病毒QTL的初步研究》文中提出以黄早四 (抗 )×掖 10 7(感 )的 F2 分离群体 (184个单株 )为作图群体 ,构建了具有 6 5个 SSR标记位点的遗传连锁图谱 ,覆盖玉米基因组 1333.3c M,标记间平均距离 2 0 .5 c M。通过人工接种鉴定评价 184个 F3家系对 SCMV引起的玉米矮花叶病的抗性反应。采用复合区间作图法对抗病数量性状位点 (QTL)进行定位及遗传效应分析 ,结果共检测到 3个 QTL s,分别位于第 3、 6和 10染色体上 ,与标记 phi0 5 3、phi0 77和 phi0 6 2连锁。第 3染色体上的 QTL 效应最大 ,可解释表型方差的 17.8% ,基因作用方式为加性 ;第 6和第 10染色体上的 QTL 效应较小 ,分别解释表型方差的 6 .1%和 7.0 % ,基因作用方式均为部分显性。采用多区间作图法未检测到 QTL s间显着的上位性互作。 3个 QTL s共解释表型方差的 30 .2 %。
吕香玲, 王邦太, 史利玉, 石红良, 谢传晓[8]2009年在《玉米抗甘蔗花叶病毒SCAR分子标记开发》文中指出【目的】玉米矮花叶病(由甘蔗花叶病毒引起)是中国和欧洲玉米产区的重要病害,开展分子标记辅助育种可以明显提高抗病育种效率。【方法】本文采用改进的BSA法(bulked segregant analysis,BSA)构建玉米抗感自交系DNA池,结合AFLP技术筛选多态性标记,转化后获得实用性强的SCAR标记,并借助100份自交系抗性鉴定结果对SCAR标记进行相关验证。【结果】获得了2个多态性稳定的AFLP标记P66M38-220和P55M51-240,其中将P66M38-220转化为SCAR112标记,此标记与甘蔗花叶病毒抗性高度相关。【结论】改良BSA法是一种发掘性状基因紧密连锁标记的有效方法;开发的SCAR112标记可以用于玉米抗甘蔗花叶病毒的分子标记辅助选择。
张书红[9]2007年在《玉米单片段代换系群体的构建和玉米矮花叶病抗病基因的定位》文中指出本实验以优良玉米杂交种豫玉22的母本自交系(综3)为供体亲本、父本自交系(87-1)为受体亲本,通过杂交、回交和SSR标记全程跟踪供体的染色体片段的方法,构建了以87-1为背景的综3染色体单片段代换系群体;利用高代回交群体,结合BSA(bulked segregantanalysis)分池和SSR分子标记,鉴定并初步定位了1个新的玉米矮花叶病隐性抗病基因。主要结果如下:1、经过杂交、回交和分子标记辅助选择,本试验共获得了84个以87-1为背景的综3的染色体单片段代换系,代换片段总长度为2056.45cM,覆盖基因组760.6cM,覆盖率为32.75%。其中,包括26个纯合单片段代换系,代换片段总长度为649.1cM,平均长度为24.97cM,对玉米基因组的覆盖长度为364.6cM,覆盖率为15.70%;同时,还获得了58个杂合单片段代换系候选单株,代换片段总长度为1407.4cM,平均长度为24.26cM,覆盖基因组长度为725.6cM,覆盖率为31.24%。2、分析了单片段代换系构建过程中供体基因组成分的变化。从BC_2F_1到BC_4F_1的回交过程中,来源于供体的代换片段数减少了58.92%,代换片段长度减少了23.19%,个体内供体基因组的大小减少了68.48%;从BC_4F_1到BC_5F_1的回交过程中代换片段数减少了42.00%,代换片段长度减少了28.82%,个体内供体基因组大小减少了59.57%。3、利用BC_2F_3回交后代群体鉴定并初步定位了一个新的玉米矮花叶病隐性抗病基因scm3,该基因被定位于第3染色体3.04-3.05位置,与SSR分子标记bnlg420紧密连锁,遗传距离为5.9 cM,连锁图为mc1965-46.5cM-scm3-5.9cM-bnlg420-1.6 cM-umc1307-4.7cM-umc2265。
王帮太, 吕香玲, 席章营, 史利玉, 谢传晓[10]2009年在《玉米抗甘蔗花叶病毒分子标记开发》文中提出由甘蔗花叶病毒引起的玉米矮花叶病是我国黄淮海地区玉米生产的重要病害,开发抗矮花叶病基因分子标记是开展抗病分子标记辅助育种的基础。本文基于玉米6.00-6.01区域的"一致性抗甘蔗花叶病毒QTL区间"寻找抗病基因的功能保守域,依据序列多态性开发出抗病分子标记InDel-130和InDel-110,在已知抗性的102份玉米自交系中进行验证。通过分析标记抗病带型和感病带型中的抗病和感病自交系数目,卡平方测验表明标记InDel-130在供试自交系中与抗病性的表现独立无关,而标记InDel-110与甘蔗花叶病毒抗性高度相关,为共显性标记,可用于玉米抗甘蔗花叶病毒种质筛选和分子标记辅助育种。
参考文献：
[1]. 玉米抗甘蔗花叶病毒病主效QTL的克隆与抗病机理研究[D]. 刘青青. 中国农业大学. 2017
[2]. 玉米抗甘蔗花叶病毒候选基因(SCMV2)的发掘、克隆与差异位点分析[D]. 瞿会. 沈阳农业大学. 2016
[3]. 玉米抗甘蔗花叶病毒基因的比较定位[J]. 吕香玲, 李新海, 谢传晓, 郝转芳, 吉海莲. 遗传. 2008
[4]. 玉米抗甘蔗花叶病毒QTL分析[D]. 陈旭. 中国农业科学院. 2004
[5]. 基于近等基因导入系发掘玉米抗甘蔗花叶病毒主效基因[J]. 吕香玲, 李新海, 郝转芳, 吉海莲, 史利玉. 玉米科学. 2007
[6]. 基于SSSLs的QTL鉴定及抗玉米SCMV标记开发[D]. 王帮太. 河南农业大学. 2009
[7]. 玉米抗甘蔗花叶病毒QTL的初步研究[J]. 王凤格, 刘贤德, 王振华, 张世煌, 李新海. 作物学报. 2003
[8]. 玉米抗甘蔗花叶病毒SCAR分子标记开发[J]. 吕香玲, 王邦太, 史利玉, 石红良, 谢传晓. 中国农业科学. 2009
[9]. 玉米单片段代换系群体的构建和玉米矮花叶病抗病基因的定位[D]. 张书红. 河南农业大学. 2007
[10]. 玉米抗甘蔗花叶病毒分子标记开发[J]. 王帮太, 吕香玲, 席章营, 史利玉, 谢传晓. 植物遗传资源学报. 2009