大豆对大豆花叶病毒SC1株系抗性基因的定位及大豆蛋白GmCPIP的功能分析

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大豆[Glycine max(L.)Merr.]起源于中国,已有五千多年的栽培历史,是世界上最重要的油料作物和粮食作物之一,含有丰富的蛋白质与其他营养物质。大豆花叶病毒(Soybean mosaic virus,SMV)是一种世界性大豆病害,广泛分布于各个地区,严重危害大豆的产量以及质量。多年研究表明,防治SMV最有效的方法是培育抗病品种。本文针对SMV株系SC1进行抗性遗传和抗性基因的分子标记定位研究,为大豆抗病育种以及抗性基因的精细定位和图位克隆奠定基础。另外,对与流行株系SC4外壳蛋白互作的大豆蛋白GmCPIP进行相关功能分析。主要研究结果如下:1、利用抗SMV株系SC1的品种科丰1号、诱变30、Kwanggyo和齐黄1号与感病品种南农1138-2配制抗感与抗抗的杂交组合,研究不同品种对SC1株系的抗性遗传方式以及所携带的抗性基因之间的等位关系。研究表明,抗感杂交组合科丰1号×南农1138-2的F1代表现抗病,F2代群体出现3:1的抗感分离比例,这一结果表明科丰1号对SC1的抗性可能由一对显性抗病基因控制。抗抗杂交组合Kwanggyo×科丰1号和齐黄1号×科丰1号的F1代表现抗病,F2群体未发现感病植株,表明Kwanggyo与科丰1号以及齐黄1号与科丰1号所携带的对SC1株系的抗病基因可能是等位或者紧密连锁的。诱变30×科丰1号的F1代表现抗病,F2代群体出现15:1的抗感分离比例,初步表明诱变30与科丰1号的抗SC1株系的抗病基因可能不在同一条染色体上。2、在科丰1号×南农1138-2杂交组合的F2群体中,利用分离群体分组分析法(BSA),将科丰1号对SC1的抗病基因位点RsC1定位于D1b连锁群,并与SSR标记Satt698、Satt558、Sat254、BARCSOYSSR020591、Satt634、BARCSOYSSR020610、B ARCSO YSSR020620 和 Satt542 连锁,相应的遗传距离分别为 11.9cM、3.8cM、2.4cM、1.7cM、1.2cM、1cM、2.3cM 和 7.1cM。3、本实验室通过高通量测序定量筛选互作物(QIS-Seq)的方法,揭示了由基因Glyma06g289000(GenBank:KRH55895.1)编码的大豆 DnaJ 蛋白(GmCPIP)与 SC4株系外壳蛋白(Coat protein,CP)之间的相互作用。本文通过酵母双杂交(Yeast two-hybrid,Y2H)系统和双分子荧光互补(Bimolecular fluorescence complementation,BiFC)技术进一步证实了 SC4CP和GmCPIP之间的相互作用。亚细胞定位结果表明它们都表达于细胞质,细胞膜和细胞核中。通过实时定量聚合酶链反应(qRT-PCR)分析表明,大豆植株感染SC4株系会暂时提高GmCPIP的转录水平。病毒诱导的基因沉默(Virus-induced gene silencing,VIGS)结果表明,与空载处理的植株相比,沉默植株中GmCPIP基因的表达量下调了 82%;在接种SC4株系后,沉默植株与空载处理的植株相比,SMV的积累量减少了 88.6%。综上所述,GmCPIP与SMV CP的相互作用能促进大豆中SMV的复制。
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