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基于WGS构建葡萄高密度遗传图谱及抗炭疽病QTL定位

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中外葡萄与葡萄酒 2024年第3期 30-37页

作者：潘凤英曲俊杰黄羽韦荣福郭泽西尹玲孙大运广西壮族自治区农业科学院/广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室广西南宁530007 广西农业科学院葡萄与葡萄酒研究所广西南宁530007

葡萄炭疽病是一种危害葡萄成熟果实的真菌病害,严重影响葡萄的产量和品质。美洲种葡萄具有适应南方湿热气候且高抗炭疽病的特点,因此构建美洲葡萄高密度分子遗传图谱,定位其抗炭疽病QTL,利用其中的抗病基因指导葡萄抗病育种具有重要意... 详细信息

葡萄炭疽病是一种危害葡萄成熟果实的真菌病害,严重影响葡萄的产量和品质。美洲种葡萄具有适应南方湿热气候且高抗炭疽病的特点,因此构建美洲葡萄高密度分子遗传图谱,定位其抗炭疽病QTL,利用其中的抗病基因指导葡萄抗病育种具有重要意义。本研究以美洲葡萄‘C30-5-1’165株自交后代为作图群体,基于全基因组测序(WGS)开发SNP标记,构建遗传图谱,并对葡萄抗炭疽病QTL进行分析。构建的葡萄分子遗传图谱总遗传距离为3138.74 cM,相邻标记间平均遗传距离为0.98 cM,分布均匀。根据群体炭疽病抗性表型数据,在11号连锁群上检测到1个炭疽病抗性相关QTL,命名为Cgr2,可解释表型变异5.0%,是一个微效QTL。与葡萄参考基因组比对分析发现,该QTL区域包含2个候选抗性基因,分别编码UDP糖基转移酶和类黄酮3’-单加氧酶,它们可能对葡萄炭疽病抗性起重要作用。

关键词：葡萄遗传图谱抗炭疽病 QTL定位

圆叶葡萄和欧亚种葡萄叶片提取物对葡萄霜霉病的防治作用

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中国南方果树 2024年第3期53卷 185-191页

作者：郭泽西韦淑梅李旭东刘露露潘凤英孙大运尹玲黄羽曲俊杰广西壮族自治区农业科学院广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室南宁530007 广西壮族自治区农业科学院葡萄与葡萄酒研究所南宁530007

为了明确不同抗性葡萄的叶片提取物对葡萄霜霉病的防治作用,以对葡萄霜霉病免疫的圆叶葡萄品种Noble及感病的欧亚种葡萄品种赤霞珠的幼叶和成龄叶乙醇提取物(叶片经干燥、粉碎后,以95%乙醇进行超声提取)为试材,设置不同浓度梯度,检测其... 详细信息

为了明确不同抗性葡萄的叶片提取物对葡萄霜霉病的防治作用,以对葡萄霜霉病免疫的圆叶葡萄品种Noble及感病的欧亚种葡萄品种赤霞珠的幼叶和成龄叶乙醇提取物(叶片经干燥、粉碎后,以95%乙醇进行超声提取)为试材,设置不同浓度梯度,检测其对葡萄霜霉病菌(Plasmopara viticola,葡萄生单轴霉)孢子囊和游动孢子萌发的影响,同时测定其对霜霉病的室内防治作用。结果表明,两种抗性葡萄的叶提取物对葡萄霜霉病菌孢子囊和游动孢子的萌发均具有抑制作用。1 mg/mL叶片提取物处理下孢子囊萌发率即显著低于对照(无菌水和5%乙醇),而且叶片提取物浓度从10 mg/mL增加到50 mg/mL时孢子囊萌发率显著下降。在10 mg/mL叶片提取物处理下游动孢子萌发率即显著低于对照。两种抗性葡萄幼叶和成龄叶提取物浓度为10、25和50 mg/mL时,仅10 mg/mL“赤霞珠”成龄叶提取物对葡萄霜霉病的室内防治效果为95.0%,其余处理均为100.0%。“Noble”和“赤霞珠”叶提取物具有抑制霜霉病菌孢子囊和游动孢子萌发的作用,其室内防治效果显著。

关键词：葡萄霜霉病叶片提取物圆叶葡萄欧亚种葡萄预防

查尔酮合成酶基因在葡萄抗灰霉病和霜霉病中的作用

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中国农业科学 2022年第6期55卷 1139-1148页

作者：郭泽西孙大运曲俊杰潘凤英刘露露尹玲广西壮族自治区农业科学院广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室

【目的】克隆不同抗性葡萄品种中查尔酮合成酶（chalcone synthase）基因CHS1，明确该基因在葡萄灰霉病菌（Botrytis cinerea）和葡萄霜霉病菌（Plasmopara viticola）侵染下的表达模式，并对CHS1进行亚细胞定位和功能验证，为探究CHS1... 详细信息

【目的】克隆不同抗性葡萄品种中查尔酮合成酶（chalcone synthase）基因CHS1，明确该基因在葡萄灰霉病菌（Botrytis cinerea）和葡萄霜霉病菌（Plasmopara viticola）侵染下的表达模式，并对CHS1进行亚细胞定位和功能验证，为探究CHS1的广谱抗病作用机理提供依据。【方法】分别以毛葡萄（Vitis quinquangularis）‘野酿二号’、欧亚种（Vitis vinifera）‘无核白’和山葡萄(Vitis amurensis）‘双红’叶片cDNA为模板，克隆CHS1，分析不同品种中CHS1的序列差异，并对CHS1蛋白的理化性质进行生物信息学分析；利用qRT-PCR检测不同葡萄品种受到灰霉病菌和霜霉病菌侵染后CHS1的表达模式；构建表达载体，利用农杆菌介导的瞬时表达技术，分别在烟草和‘无核白’组培苗叶片中进行亚细胞定位和抗病功能验证。【结果】CHS1在不同葡萄品种中高度保守，ORF全长均为1 182 bp，编码393个氨基酸，预测编码的蛋白分子量为42.92 kD，为稳定的亲水蛋白。受灰霉病菌侵染后，毛葡萄VqCHS1和欧亚种VvCHS1的表达模式变化类似，但灰霉病抗性品种‘野酿二号’中VqCHS1的表达水平整体显著偏高；受霜霉病菌侵染后，山葡萄VaCHS1和欧亚种VvCHS1表现出不同的表达模式变化，霜霉病抗性品种‘双红’中VaCHS1的表达量不断增加，而VvCHS1的表达量逐渐下降。亚细胞定位结果表明，CHS1蛋白在细胞膜质、细胞核中都有分布，但以细胞核定位为主。人工接种灰霉病菌和霜霉病菌后，与阴性对照相比，过表达VaCHS1的‘无核白’叶片具有更强的灰霉病和霜霉病抗性。【结论】抗性品种中查尔酮合成酶基因CHS1的表达量比感病品种高，过表达CHS1能够提高感病葡萄品种对灰霉病和霜霉病的抗性。

关键词：查尔酮合成酶葡萄灰霉病菌霜霉病菌抗病性

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植物病原菌糖基水解酶基因家族研究进展

生物学杂志 2022年第6期39卷 94-100页

作者：潘凤英刘露露孙大运郭泽西曲俊杰尹玲广西壮族自治区农业科学院广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室南宁530007

综述植物病原菌糖基水解酶(glycoside hydrolases,GHs)基因家族的分类、酶活功能、在病原菌中的分布特征,以及在病原菌侵染过程中发挥的作用等方面的研究进展,重点分析植物病原菌GHs在病原菌侵染过程中的作用:作为毒力因子/致病因子促... 详细信息

综述植物病原菌糖基水解酶(glycoside hydrolases,GHs)基因家族的分类、酶活功能、在病原菌中的分布特征,以及在病原菌侵染过程中发挥的作用等方面的研究进展,重点分析植物病原菌GHs在病原菌侵染过程中的作用:作为毒力因子/致病因子促进病原菌侵染、作为激发子或病原体相关分子模式(PAMPs)诱导植物免疫、将植物细胞壁分解为损伤相关分子模式(DAMPs)诱导植物免疫、特异性结合或分解病原/微生物相关分子模式(P/MAMPs)抑制植物免疫。在此基础上,总结并展望植物病原菌GHs调控植物免疫的分子机制及存在的问题,为深入研究GHs的更多功能提供参考,同时也为作物改良及病害防控策略中更好地利用这些GHs家族成员提供思路。

关键词：植物病原菌糖基水解酶酶活分布特征功能

籼稻对外源GA3敏感性高的资源筛选和剑叶角度QTL定位

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籼稻对外源GA3敏感性高的资源筛选和剑叶角度QTL定位

作者：孙大运南京农业大学

学位级别：硕士

为提高水稻杂交制种的产量需要割叶和人工辅助授粉以提高不育系的异交结实率。不育系剑叶角度小会阻碍传粉,制种中通常要把雄性不育系的剑叶割去三分之一至二分之一。这个环节不仅需要高强度的劳动,而且需要较高的操作技术避免割到抽出... 详细信息

为提高水稻杂交制种的产量需要割叶和人工辅助授粉以提高不育系的异交结实率。不育系剑叶角度小会阻碍传粉,制种中通常要把雄性不育系的剑叶割去三分之一至二分之一。这个环节不仅需要高强度的劳动,而且需要较高的操作技术避免割到抽出的幼嫩稻穗。另外,割叶造成的损伤对水稻植株的正常生长亦有不利影响。鉴定出使剑叶角度增大的等位基因,是聚合有利基因改良不育系异交性状的基础之一。使用GA3是杂交水稻制种过程中提高不育系异交结实率的一项关键措施,大剂量高浓度的施用GA3不仅会对杂交种产生不利影响,还会污染环境,增加成本。改良不育系的剑叶角度及其对GA3的敏感性,对于研发提高制种产量,降低制种成本的轻型高效制种技术具有重要的实际意义和应用前景。本论文开展了2项研究：一是以38份籼稻为材料,在见穗5%时开始喷施GA3,连续三天每天一次,15天后调查株高、穗颈长、倒一节间长、倒二节间长、倒三节间长和剑叶角度等6个性状的外源GA3敏感性,并根据株高、穗颈长和剑叶角度的GA3敏感性对38份籼稻资源进行聚类分析,根据聚类结果确定这3个性状对GA3敏感性高的材料;并配制剑叶角度对GA3敏感性低的华粳6号和敏感性高的籼恢105杂交组合,获得了构建该组合BIL群体的中间材料。二是以籼稻保持系龙特浦B和剑叶斜下伸的粳香糯A7444及其杂交组合的BC1F1群体为材料,筛选双亲SSR多态性,鉴定BC1F1群体各单株SSR标记基因型,应用Mapmaker3.0b软件构建该组合的SSR标记连锁图谱,并应用复合区间作图法进行剑叶角度QTL定位;通过回交和自交获得了构建该组合BIL群体的中间材料和培育龙特浦B剑叶斜下伸近等基因系的中间材料。主要结果如下：1.38份籼稻资源6个性状对外源GA3均敏感,但不同性状间敏感性程度有差异。鉴定出了株高、穗颈长和剑叶角度对GA3敏感性高的材料。(1)与喷水对照相比,GA3处理后株高平均增高32.5±7.8cm,穗颈长平均增长3.5±3.3cm,剑叶角度平均增大12.8±10.8。,倒一节间平均增长3.5±3.1cm,倒二节间平均增长16.4±4.4cm,倒三节间平均增长8.2±5.1cm。(2)绝大部分品种倒二节间长性状对GA3敏感性高于倒一节间长和倒三节间长。(3)株高对外源GA3敏感性高的是扬稻6号、Rf838等8个品种;株高对外源GA3敏感性低的是川5籼、盐恢559、培矮64S等18个品种;轮改恢、中籼130、明恢63等12个品种株高对外源GA3敏感性为中间型。(4)穗颈长对外源GA3敏感性高的是中籼糯、中籼130和扬稻6号;穗颈长对外源GA3敏感性低的是明恢63、盐恢559等27个品种;轮改恢、培矮64S等8个品种穗颈长对外源GA3敏感性为中间型。(5)剑叶角度对外源GA3敏感性高的是滇屯502选早;剑叶角度对外源GA3敏感性低的是盐恢559、明恢63、培矮64S等34个品种;川籼、中籼糯和Rf838剑叶角度对GA3敏感性处于中间类型。(6)获得剑叶角度对GA3不敏感品种华粳6号和敏感品种籼恢105组合BC1F2代405个单穗种子,供进一步构建BIL群体用。2.龙特浦B和A7444之间SSR多态率为42.0%。构建的SSR遗传图谱全长1905.1cM。在龙特浦B/A7444//龙特浦B组合BC1F1群体中检测到3个控制剑叶角度的QTL。(1)在筛选的350对SSR引物中,龙特浦B与A7444之间表现多态的引物为147对,多态率为42.0%。其中多态率最高的是第3染色体,达62.5%;最低的是第9染色体,为31.0%。经x2测验,147对标记引物在BC1F1群体中发生偏分离的有14对(P<0.05),占总标记数的9.5%,分布于1、2、3、4、6、11和12染色体上。(2)在龙特浦B/A7444//龙特浦B组合的BC1F1群体中,轮回亲本背景回复率最高的单株为84.47%,最低的单株为60.23%,116株平均为75.10%。(3)应用Mapmaker3.0b软件构建的SSR标记遗传连锁图谱全长1905.1cM,包含18个连锁群130个标记信息位点,平均图距为14.7cM。第9染色体最短77.8cM,第2染色体最长265.4cM。第5、第9和第10染色体标记数分别仅为8对,第6染色体标记数最多,为15对。除了1、2、7、9、10和12染色体外,其它染色体均有一个空隙(gap)。在该图谱构建中有17个标记未能进入连锁群,它们分布于1、2、3、4、5、7、8、9、10、11染色体上。(4)在第1和4两条染色体上共检测到3个控制剑叶角度的QTL。qFLA-la位于标记RM1-RM259之间,与标记RM1的距离是0.01cM,解释表型变异12.62%,加性效应是23.83,增效等位基因来自A7444。qFLA-1b位于RM5-RM246之间,距离

关键词：水稻 GA3敏感性 SSR 遗传图谱剑叶角度 QTL定位

葡萄霜霉菌糖基水解酶基因的表达模式与功能分析

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中国农业科学 2023年第5期56卷 879-891页

作者：潘凤英曲俊杰刘露露孙大运郭泽西韦晓丽韦淑梅尹玲广西壮族自治区农业科学院广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室

【目的】克隆葡萄霜霉菌（Plasmopara viticola）糖基水解酶（glycosyl hydrolase,GH）基因（PvGH），分析其特征以及在葡萄霜霉菌侵染葡萄叶片过程中的表达模式，研究其抑制/促进烟草叶片程序性细胞死亡（PCD）以及影响烟草疫霉（Phyto... 详细信息

【目的】克隆葡萄霜霉菌（Plasmopara viticola）糖基水解酶（glycosyl hydrolase,GH）基因（PvGH），分析其特征以及在葡萄霜霉菌侵染葡萄叶片过程中的表达模式，研究其抑制/促进烟草叶片程序性细胞死亡（PCD）以及影响烟草疫霉（Phytophthora nicotianae）侵染的能力，为深入探究调控寄主植物免疫的机制提供理论依据。【方法】以葡萄霜霉菌Pv5-27菌株作为试材，采用RT-PCR方法扩增获得8个PvGH基因全长，并对其基因及编码蛋白进行生物信息学分析；利用酵母信号肽诱捕系统（SST）验证PvGH的分泌活性；利用实时荧光定量PCR技术检测葡萄霜霉菌侵染葡萄叶片过程中PvGH的表达模式；同时利用农杆菌介导的PVX病毒表达系统在本氏烟上瞬时表达PvGH效应蛋白，分析其对INF1和BAX触发的烟草PCD的抑制能力以及促进烟草疫霉侵染的能力。【结果】8个PvGH基因序列与通过全基因组预测的序列完全一致，长度为1 092—1 392 bp，分别编码364—464个氨基酸，与其他卵菌同源蛋白相似性高达60.62%—86.36%。8个PvGH均不含跨膜结构域，其二级结构差异较大，三级结构与其他蛋白三级结构相似性较低，呈现非常独特的三级结构。使用SingalP 5.0软件对编码的蛋白进行信号肽预测，发现它们均含有20—26 aa的信号肽，但通过SST验证结果显示PvG09279和PvG13517并不具有分泌特性。保留、缺失或者替换信号肽的8个PvGH均可抑制BAX触发的本氏烟PCD，并促进烟草疫霉的侵染，表明PvGH效应蛋白发挥其毒力不依赖于信号肽。PvGH在葡萄霜霉菌侵染初期表达上调，进一步表明其在病原菌与寄主互作中的重要作用。【结论】在侵染寄主过程中，葡萄霜霉菌分泌的PvGH通过抑制寄主PTI反应参与致病过程。

关键词：葡萄霜霉菌糖基水解酶生物信息学功能分析

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查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进展

分子植物育种 2023年第22期21卷 7545-7553页

作者：郭泽西刘露露孙大运潘凤英曲俊杰尹玲广西壮族自治区农业科学院广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室南宁530007

查尔酮合成酶(chalcone synthetase,CHS)是植物体内类黄酮合成途径中的关键酶,为类黄酮的合成提供了基本骨架。类黄酮不仅在逆境的抵抗、抗病害和信号传导方面扮演重要角色,在临床上还具有防癌、抗氧化、抗疟疾和抗动脉硬化等功能。本... 详细信息

查尔酮合成酶(chalcone synthetase,CHS)是植物体内类黄酮合成途径中的关键酶,为类黄酮的合成提供了基本骨架。类黄酮不仅在逆境的抵抗、抗病害和信号传导方面扮演重要角色,在临床上还具有防癌、抗氧化、抗疟疾和抗动脉硬化等功能。本研究围绕查尔酮合成酶的结构和定位、基因结构、翻译后调控和抗病机制等几个方面,对查尔酮合成酶在植物抗病中的研究进行综述,为进一步研究查尔酮合成酶的分子调控机制和分子抗病育种提供一定的参考。

关键词：查尔酮合成酶抗病表达调控

华东葡萄遗传连锁图谱构建及灰霉病抗性QTL定位

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南方农业学报 2022年第9期53卷 2383-2391页

作者：潘凤英刘露露郭泽西曲俊杰尹玲韦晓丽韦淑梅傅佩宁孙大运广西作物遗传改良生物技术重点开放实验室广西南宁530007 上海交通大学农业与生物学院上海200240

【目的】构建华东葡萄遗传连锁图谱,并定位其抗灰霉病QTL,为华东葡萄种质资源的高效利用及其抗灰霉病基因发掘提供理论基础。【方法】以高感灰霉病的欧洲葡萄赤霞珠为母本、抗灰霉病的华东葡萄1058-2为父本,以二者杂交F1代128株单株为... 详细信息

【目的】构建华东葡萄遗传连锁图谱,并定位其抗灰霉病QTL,为华东葡萄种质资源的高效利用及其抗灰霉病基因发掘提供理论基础。【方法】以高感灰霉病的欧洲葡萄赤霞珠为母本、抗灰霉病的华东葡萄1058-2为父本,以二者杂交F1代128株单株为群体材料,利用GBS(Genotyping-by-sequencing)简化基因组测序技术开发SNP分子标记,应用JoinMap 4.0构建遗传连锁图谱,使用MapQTL 6.0对F1代抗灰霉病表型进行抗灰霉病QTL定位。与葡萄参考基因组PN40024进行比对分析,筛选QTL区间的抗病候选基因。【结果】2019和2020年杂交F1代群体的灰霉病抗性多为中抗及以上。在亲本之间共鉴定到6357个SNP分子标记。挑选出在染色体上均匀分布的654个SNP分子标记用于构建华东葡萄遗传连锁图谱。该图谱包含19个连锁群,总长度为1843.67 cM,SNP分子标记间平均遗传距离为2.82 c M。根据2019和2020年的F1群体灰霉病表型数据,连续两年在LG9连锁群上定位到1个与灰霉病抗性连锁的QTL,命名为Rbc1。该QTL与SNP分子标记np6008紧密连锁,在2019和2020年表型中可解释的变异率分别为13.1%和12.6%。参考葡萄基因组PN40024的物理图谱和基因注释信息,Rbc1位于9号染色体物理距离5969~12345 kb内,在这个QTL区间含有45个与抗病性相关的基因,编码含有LRR结构域的受体激酶和推测的抗病蛋白。【结论】葡萄灰霉病抗性是多基因控制的数量性状,抗性亲本华东葡萄1058-2中存在抗病的主效QTL。筛选出的45个与抗病性相关的基因可能参与调控葡萄灰霉病抗性,后续可作为候选基因进一步解析华东葡萄1058-2灰霉病抗性功能。

关键词：华东葡萄遗传图谱灰霉病 QTL定位

粳稻叶片茸毛和谷壳稃毛的分布特征及毛数的遗传分析

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中国水稻科学 2008年第5期22卷 485-492页

作者：朱晓彪孙大运程保山洪德林南京农业大学作物遗传与种质创新国家重点实验室江苏南京210095

在光学显微镜下观察了粳稻叶片茸毛在叶面上的分布特征和谷壳稃毛在谷壳上的分布特征。调查了粳稻3个杂交组合的P1、P2、F1、B1(F1/P1)、B2(F1/P2)和F2共6个世代的叶片茸毛数和谷壳稃毛数,运用主基因+多基因混合遗传模型6个世代联合分... 详细信息

在光学显微镜下观察了粳稻叶片茸毛在叶面上的分布特征和谷壳稃毛在谷壳上的分布特征。调查了粳稻3个杂交组合的P1、P2、F1、B1(F1/P1)、B2(F1/P2)和F2共6个世代的叶片茸毛数和谷壳稃毛数,运用主基因+多基因混合遗传模型6个世代联合分析的方法,对这两个性状进行了遗传分析。结果发现,叶片茸毛有规律地分布在叶面的暗绿条带和淡绿条带的交界线上,形状是基部膨大,顶端细小;谷壳稃毛无规律地分布在整个谷壳上,长短不一。在泗稻10号A/武育粳3号R与武育粳3号A/泗稻10号R正反交组合中叶片茸毛数均受1对加性主基因+加性-显性多基因共同控制,在六盐189A/HR-122组合中叶片茸毛数受1对加性-显性主基因+加性-显性多基因共同控制;在3个杂交组合中谷壳稃毛数均受1对加性主基因+加性-显性多基因共同控制;叶片茸毛数和谷壳稃毛数都以主基因遗传为主。

关键词：粳稻叶片茸毛谷壳稃毛分布特征遗传分析