[發明專利]番茄抗白粉病基因快速鑒定

在審

• 申請號: 201310524702.5
• 申請日: 2013-10-30
• 公開（公告）號: CN104593479A
• 公開（公告）日: 2015-05-06
• 發明（設計）人: 錢春桃;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 江蘇省常熟現代農業產業園區發展有限公司
• 主分類號: C12Q1/68
• 分類號: C12Q1/68;G06F19/24;C12N15/29;C07K14/415
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明是借助于番茄測序全基因組序列，利用植物比較基因組學、遺傳學、生物信息學和候選基因策略等方法快速鑒定番茄白粉病基因，主要涉及到番茄全基因組序列的下載，候選基因的鑒定，基因的比對，聚類等手段，進而鑒定出白粉病基因，屬于植物生物技術科學領域。?

背景技術

番茄別名西紅柿、洋柿子，是茄科茄屬的一種植物。果實營養豐富，具有特殊風味。可以生食、煮食、加工制成番茄醬、汁或整果館藏。番茄是全世界栽培最為普遍的果菜之一。番茄味甘、酸，性涼，微寒。能清熱止渴，養陰，涼血，歸肝、胃、肺經。具有生津止渴，健胃消食，清熱解毒，涼血平肝，補血養血和增進食欲的功效。可治口渴，食欲不振等多種疾病。番茄白粉病是由番茄白粉病菌引起的一種嚴重的寄生型真菌病害，在師姐范圍廣泛傳播。白粉病菌主要侵染番茄葉片，影響植物光合作用，通常會造成番茄減產30％～50％，嚴重威脅番茄生產。發病初期，葉面出現白色霉點，散生，后逐漸擴大成白色粉斑，并互相連和為大小不等的白粉斑，嚴重時整個葉面被白粉所覆蓋。葉柄、莖部、果實等部位也會染病，病部表面出現白色狀霉斑。通常，病害的防治主要靠噴灑殺菌劑，但長期使用藥物會導致環境污染和病菌生理小種變異，因此推廣抗病品種是最安全有效的方法。?

MLO基因是植物中特異的一類基因，它對植物的抗病過程起負調控作用。研究者最早發現MLO基因對白粉病抗性是始于1937-1938年，由德國人在埃塞俄比亞采集了很多品種的大麥，其中的兩個株系對白粉病菌(Blumeria.graminisf.sp.hexleiBgh)所有已知的生理小種都具有高效抗性。進一步研究表明，大麥中MLO基因的隱性突變mlo可以使大麥對幾乎所有已知大麥白粉病菌的生理小種產生持久、廣譜的抗性。最近，研究發現番茄，豌豆、擬南芥、薔薇、辣椒、百脈根等很多植物的白粉病基因都是MLO型抗病基因控制。因此挖掘植物中的MLO型抗病基因對植物抗白粉病育種具有重要的意義。目前，常用挖掘抗病基因常用的方法有圖位克隆，轉座子標簽等方法。但是由于番茄的基礎研究不夠深入，因此利用這些方法不僅時間長而且很難準確地克隆這些基因。?

MLO是人們發現的第一個抗病基因。由于長期的進化過程中使植物形成了使自身免受病?原物的侵害，一系列抗病相關基因的表達和調控。Mlo基因就是植物抗病基因中的重要成員，該基因最初在大麥中被發現，這類基因在植物中編碼一個七次跨膜結構域的蛋白家族，可能起到與G蛋白偶聯受體類似的功能。它們的拓撲結構，亞細胞定位和序列多樣化與動物和真菌的G蛋白偶聯受體很相似。野生型MLO基因是大麥抗白粉病的負調控因子，可賦予大麥對白粉菌的廣譜抗性。已有的研究表明，MLO基因在許多作物里呈家族形式，具有多個家族成員，其中擬南芥中有15個家族成員。在玉米中發現至少有9個。在水稻中有12個家族成員，由于其他植物的全基因組測序上作的滯后等因素，在大麥，小麥、蓮藕、辣椒等作物上相對很少有MLO家族其它成員被發現。白粉病是由白粉菌引起的真菌性病害，白粉菌能侵染650多種單子葉植物和9000多種雙子葉植物。?

植物比較基因組學(comparative?genomics)又稱比較遺傳學，是指在不同物種之間利用共同的標記構建圖譜或對不同物種基因組相應部分(或全部)區域進行測序，比較它們之間的基因數目、相對位置、結構關系等，以揭示不同物種之間的基因家族成員數目和排列順序的異同。一般來講，比較基因組學主要包括兩個方面：基于遺傳圖譜的宏觀共線性和基于物理圖譜或測序的微觀共線性。利用模式植物基因組與其它植物基因組之間編碼順序上和結構上的同源性，克隆其他植物基因，揭示基因功能和分子機制，闡明物種進化關系及基因組的內在結構。植物比較基因組學的重要性在于它把不同的學科、不同的生物種類聯系在一起，架起了基礎研究和應用研究之間的橋梁。跨種、跨屬、跨界的基因組比較對我們了解基因及基因組的結構、基因結構與功能的關系及DNA變化如何導致生物多樣性等有十分重要的意義。?

本專利所采用的方法及思路：模式植物擬南芥基因組研究已經揭示了MLO型基因的功能，利用基因其順序上的同源性克隆番茄MLO型抗病基因，根據模式植物擬南芥實驗系統上的優越性和已知MLO型抗病基因的特點，快速“捕捉”番茄抗白粉病基因。本專利介紹了以番茄全基因組序列為前提，結合比較基因組學、遺傳學、基因組學、生物信息學和候選基因策略等知識，快速挖掘白粉病基因。?

發明內容