大豆複合抗病基因位點的變異模式及其多功能化機制

《大豆複合抗病基因位點的變異模式及其多功能化機制》是依託南京大學，由王斌擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：大豆複合抗病基因位點的變異模式及其多功能化機制
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：王斌
• 依託單位：南京大學

項目摘要

抗病基因（R基因）在植物基因組中常以多基因聚集的方式形成複合位點，而且已知的絕大多數功能性R基因均出自複合位點。那么，功能性R基因是如何從複合位點中演化出來的呢？本項目以大豆中兩個抗大豆花葉病毒複合位點（Rsv1與Rsv3）為主要研究對象，探索抗性基因的功能化機制。首先，我們擬調查Rsv位點在野生大豆種群以及多個栽培品種中的變異模式；然後，利用病原株系對所有大豆材料進行抗性功能鑑定，比較Rsv位點在抗、感群體間的演化模式差異；最後，通過雜交定位、文庫構建以及高通量測序等手段，有效確定Rsv位點上的多個功能抗SMV基因，回溯它們的功能演化過程，總結其分子機制。此研究將幫助我們更好地理解複合R基因位點的自然變異模式，探索不同選擇壓力下複合位點功能R基因的演化機制，為合理利用乃至人工構建持久、有效的抗病基因奠定基礎。

結題摘要

抗病基因（ R 基因）在植物基因組中常以多基因聚集的方式形成複合位點，而且已知的絕大多數功能性 R 基因均出自複合位點。為了探究功能性抗病基因是如何從植物複合位點中演化出來的，本項目選取兩個大豆抗花葉病毒複合位點（Rsv1與Rsv3）開展了多層次研究。首先，我們分析了這兩個複合位點的基因構成並追溯了它們的演化歷史；其次通過收集、鑑別大量SMV樣本並進行測序，發現我國SMV種群與其他國家SMV種群間差異較大；通過對中、美兩國常用的大豆材料進行表型鑑定，發現我國SMV株系的致病性與美國株系顯著不同；接著，通過雜交、精細定位、構建BAC文庫及高通量測序等技術手段，成功從大豆品種PI96983、Suweon97、Raiden、Zaoshu18以及Columbia中確定了7個功能抗SMV基因；最後，細緻分析這些功能抗SMV基因成員與其他基因成員的演化差異，發現功能化基因成員往往經歷了同源基因重組事件（尤其是LRR結構域），且在整個基因範圍內均受到正選擇作用。綜合來看，本研究幫助我們更好地理解了複合R基因位點的演化特點，對功能化成員演化機制的認知也為合理利用乃至人工構建持久、有效的抗病基因奠定了基礎。