《黃瓜近緣野生種酸黃瓜重要抗病基因的深度發掘》是陳勁楓為項目負責人，南京農業大學為依託單位的重點項目。
基本介紹
- 中文名：黃瓜近緣野生種酸黃瓜重要抗病基因的深度發掘
- 項目類別：重點項目
- 項目負責人：陳勁楓
- 依託單位：南京農業大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
黃瓜遺傳基礎狹窄，種內變異率低，缺乏重要抗性基因，阻礙了其遺傳研究與品種改良。發掘利用野生種優異基因，能夠突破黃瓜遺傳改良瓶頸，同時作為首個完成基因組測序的園藝作物，對其它作物品種改良有重要指導意義。申請者在黃瓜與野生種酸黃瓜種間雜交基礎上，創製種間漸滲系，實現了霜霉病等三種抗病基因定位。但定位區域較大、漸滲系基因組物理圖譜構建難等問題阻礙了進一步發掘。近年來項目組構建了酸黃瓜BAC文庫，與中國農科院蔬菜花卉所合作完成了酸黃瓜全基因組測序，同時在單拷貝基因染色體塗染技術等方面取得突破，為深入發掘抗病基因創造了必要條件。本項目提出基於基因組de novo測序獲得緊密連鎖的抗病基因分子標記；結合重測序和單拷貝基因染色體塗染作圖技術繪製高精度的漸滲系物理圖譜；利用遺傳轉化等技術進行鑑定和分子機理研究。本項目將有力推動栽培黃瓜品種改良進程，保持我國在基於種間雜交的黃瓜遺傳與品種改良的特色和優勢。
結題摘要
黃瓜是重要的蔬菜作物，但由於遺傳基礎狹窄，其種內變異率低，缺少重要抗性基因，因此黃瓜生產和育種改良受到了嚴重的阻礙，因此發掘利用野生種優異基因有重要意義。前期研究中，項目組通過種間雜交和染色體加倍，人工合成了黃瓜-酸黃瓜異源四倍體，首次實現了黃瓜與酸黃瓜的基因交流，這個“橋樑”作物為突破黃瓜遺傳改良瓶頸奠定了重要的基礎。然而由於缺乏酸黃瓜基因組信息，酸黃瓜優異基因的遺傳定位和克隆研究進展較慢。本項目根據研究計畫順利完成了酸黃瓜特異性標記開發、漸滲系高精度物理圖譜繪製、抗病基因圖位克隆和抗病分子機制等4個方面的任務，無調整內容，總體上達成了研究目標。項目組利用二代、三代測序技術結合的策略，完成了酸黃瓜和種間異源四倍體基因組的de novo測序，開發了大量酸黃瓜特異性的細胞分子標記，全面解析了酸黃瓜豐富的抗性基因，揭示了黃瓜-酸黃瓜異源四倍體基因組變異導致的遺傳基礎擴增現象，同時繪製了高精度的漸滲系物理圖譜；利用酸黃瓜特異性分子標記，結合群體基因組重測序、BSA-seq等技術完成了酸黃瓜抗霜霉病、蔓枯病、南方根結線蟲等抗病基因的圖位克隆；採用轉錄組、蛋白質組和代謝組等多組學聯合分析的方式，從細胞分子多個層面揭示了酸黃瓜抗病基因的作用機制，為這些基因的育種套用提供了指導；開發了穩定可靠的育種分子標記，建立了黃瓜種間優異基因轉育的分子標記輔助育種體系；採用遠緣雜交、胚胎拯救和FISH等細胞學分析技術，持續系統地創製和鑑定黃瓜-酸黃瓜種間雜種、異源四倍體、異附加系和漸滲系材料，進一步顯著擴大了栽培黃瓜的遺傳基礎。相關成果發表第一標註論文28篇，其中在Plant journal、Plant Physiology等國際著名期刊上發表SCI論文20篇；申報專利7項，授權1項；榮獲農業部中華農業科技一等獎1項，江蘇省科學技術二等獎1項。本項目的實施推動了栽培黃瓜品種改良進程，進一步保持我國在基於種間雜交的黃瓜遺傳與品種改良的特色與優勢。
