基于不同黑斑病抗性核桃转录组SSR标记筛选与应用研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:Chunbo_Huang
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核桃(Juglans regia),是一种重要的“木本油料”树种。随着我国核桃栽培面积的扩大及早实薄皮核桃品种的推广,核桃病虫害的发生越发严重。核桃黑斑病是核桃种植主要病害之一,造成核桃品质和产量下降。核桃黑斑病病原物是专化寄生核桃属黄单胞杆菌(Xanthomonas campestris)。目前公认防治核桃黑斑病最有效的措施是抗病育种,但由于常规方法育种周期长,因此利用分子标记技术进行分子标记辅助育种选择来提高选育效率。本试验基于实验室前期不同抗病核桃材料进行的转录组测序(RNA-Seq)结果,为开发与黑斑病抗性相关的分子标记,首先采用生物信息学分析软件对所有的Unigene s进行SSR位点数据挖掘,在利用聚丙烯酰胺凝胶电泳结合37份核桃供试材料进行引物筛选,为核桃抗病分子辅助育种研究奠定了基础。本研究主要取得了以下结果:1、对不同品种(系)核桃进行抗性测定结合人工接种和田间试验两种方式发现从四川农业大学现代农业研发基地采集到的12个品种(系)对黑斑病的抗性存在较大差异,其中‘铁核桃’、‘清香’‘86’、‘199’、‘64’‘71’为抗病品种(系),‘65’、‘辽核1号’、‘川早1号’‘蜀江1号’、‘香玲’、‘川早2号’为感病品种(系),可作为后续筛选与核桃黑斑病相关联的SSR引物的抗感差异材料。研究表明,筛选出的‘199’、‘铁核桃’和‘86’是对黑斑病表现良好抗性的核桃品种(系),可作为抗病育种的原始材料。2、核桃基因组DNA提取方法优化对于核桃叶片这类富含多酚和多糖的组织,为了提高用试剂盒提取基因组DNA的质量,本研究通过减少初始样本量、改进研磨方法和增加提取过程中加入试剂后的反应时间对试剂盒提取方法进行了改良。研究表明,使用优化方法提取出的核桃基因组DNA无明显拖尾,亮度高,条带完整清晰。3、基于转录组测序结果对核桃进行SSR标记开发利用核桃转录组的高通量测序获得162310条Unigenes,其中含有微卫星位点的有5097条,检出率为3.1%。在这些序列中共搜索出34265个SSRs,总长度为925 19376 bp。基于基因表达水平分析中NR description、NT description及PFAM description等多种参考因素,结合差异基因表达分析,筛选出与抗病相关联的unigenes,并进行微卫星序列的查找。对查找到的63个微卫星位点进行引物设计,经琼脂糖凝胶电泳验证均能有效扩增。4、核桃黑斑病抗性相关分子标记的获得结合前期对不同品种(系)的核桃进行核桃黑斑病抗性鉴定基础上,以对黑斑病表型性状差异显著的抗病种‘铁核桃’和感病品种‘香玲’叶片基因组DNA为模板,对63对SSR引物进行了多态性筛选,从中筛选出了具有多态性的引物24对,多态率为38.1%。使用多态性良好的15对SSR标记,以12份抗病株系和感病株系基因组DNA为模板,进一步验证,最终获得1对与核桃抗黑斑病相关的SSR引物,并对其SSR-PCR反应程序进行优化。5、SSR分子标记对现有核桃种质资源抗性鉴定的应用使用筛选出的与核桃黑斑病抗性相关的引物对现有25份核桃种质资源进行抗性鉴定,获得抗病材料16份,感病材料9份,为核桃黑斑病抗性鉴定提供快速有效的分子生物学方法。
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