芥菜抗蕪菁花葉病毒病基因真核翻譯起始因子eIF2Bβ的定位與功能分析.pdf

1、芥菜（Brassica juncea，2n=36），是十字花科蕓薹屬重要經(jīng)濟(jì)作物。蕓薹屬作物具有廣泛的遺傳和形態(tài)多樣性，其根、莖、葉、芽、花和種子均可食用。除此之外，還包括許多飼用、油用和觀賞品種。然而，蕓薹屬作物生長發(fā)育卻飽受病毒病的危害，如蕪菁花葉病毒(Turnip mosaic virus，TuMV)。TuMV是侵染蕓薹屬作物的最主要的病毒病，導(dǎo)致巨大的經(jīng)濟(jì)損失。目前，利用傳統(tǒng)方法控制病毒病的效果并不顯著。病毒侵染后，植株表現(xiàn)出花

2、斑、發(fā)育遲緩，甚至壞死的癥狀。一直以來，抗病毒品種被認(rèn)為是控制病毒病最可持續(xù)的方法。在本研究中，筆者構(gòu)建了TuMV抗病種質(zhì)VC029和感病種質(zhì)STZ、WZD的遺傳分離群體，基于群體分離分析(Bulked Segregant Analysis，BSA)和重測序的方法定位芥菜抗TuMV基因，驗(yàn)證了其功能，并開發(fā)了芥菜類蔬菜作物抗TuMV分子標(biāo)記。主要結(jié)果如下:
　　1.基于BSA和重測序的TuMV抗性基因定位。通過遺傳分析，發(fā)現(xiàn)芥菜T

3、uMV抗性受到一對隱性基因的控制。選取VC029和STZ的F2代群體用于基于BSA和重測序分析的基因定位。根據(jù)抗/感混池與SNP index的關(guān)聯(lián)分析，在染色體水平上得到15個(gè)與抗性相關(guān)的區(qū)域，這些區(qū)域位于第1、2、4和14染色體上。這些表明BSA結(jié)合重測序方法可用于解析芥菜TuMV抗性相關(guān)基因以及分子標(biāo)記的開發(fā)?；谌蚪M的重測序方法可以獲得更多的數(shù)據(jù)量和在染色體水平的隨機(jī)分布，相對于簡化基因組測序方法，對于基因定位效果更加明顯。<

4、br>　　2.eIF2Bβ基因抗TuMV功能分析。目前所有已知隱性抗病基因均編碼真核翻譯起始因子（Eukaryotic translation initiation factors，eIFs）。在本研究中，鑒定到了一個(gè)芥菜隱性抗TuMV候選基因，它編碼真核翻譯起始因子2B beta（eIF2Bβ）。構(gòu)建了eIF2Bβ的VIGS技術(shù)體系，感病植株在eIF2Bβ被沉默時(shí)對TuMV產(chǎn)生抗性，證實(shí)TuMV侵染需要eIF2Bβ的參與，TuMV侵染

5、株系后，上部未侵染葉片中TuMV-CP基因表達(dá)和病毒積累明顯降低。隨后，把感病株系的eIF2Bβ基因在抗病種質(zhì)VC029中互補(bǔ)表達(dá)，VC029表現(xiàn)出感病癥狀，上部未侵染葉片中TuMV-CP基因表達(dá)和病毒積累明顯增加。因此，筆者驗(yàn)證了eIF2B是芥菜抗TuMV的功能基因。
　　3.基于eIF2Bβ基因的抗TuMV分子標(biāo)記開發(fā)。進(jìn)化和基因分型分析表明氨基端一個(gè)非同義突變(A120G)與eIF2Bβ介導(dǎo)的TuMV抗性有關(guān)。拷貝數(shù)分析表明

6、異源多倍體芥菜中單拷貝eIF2Bβ是TuMV侵染充要條件。同時(shí)發(fā)現(xiàn)抗/感種質(zhì)的eIF2Bβ基因在第三個(gè)內(nèi)含子區(qū)域中存在一個(gè)90bp的Indel變異，基于抗/感種質(zhì)eIF2Bβ的Indel變異，開發(fā)了用于芥菜TuMV抗性鑒定的分子標(biāo)記。在F2和BC1分離群體中，該Indel標(biāo)記與TuMV抗/感表型一致，采用該Indel標(biāo)記對芥菜自然群體中抗性進(jìn)行了鑒定，與TuMV接種表型表現(xiàn)一致，這些結(jié)果表明該標(biāo)記可用于芥菜抗TuMV分子標(biāo)記輔助選擇。<

7、br>　　4.芥菜真核翻譯起始因子(eIFs)基因家族分析。對芥菜真核翻譯起始因子(eIFs)基因家族在基因組水平上進(jìn)行了深入分析，目的是研究eIFs家族基因?qū)uMV應(yīng)答情況和潛在功能。表達(dá)特性分析表明一些eIFs對TuMV的侵染表型出高響應(yīng)。例如，eIF2Bβ（BjuA006209）和eIFiso4E（BjuA018845），可能在調(diào)控病毒RNA在植物體內(nèi)的翻譯起了一定的作用。本文的結(jié)果對芥菜eIFs家族功能挖掘以及其他蕓薹屬作物的