[发明专利]运用比较基因组学快速鉴定百脉根抗白粉病基因

说明书

技术领域

本发明是借助于百脉根测序全基因组序列，利用植物比较基因组学、遗传学、生物信息学和候选基因策略等方法快速鉴定百脉根白粉病基因，主要涉及到百脉根全基因组序列的下载，候选基因的鉴定，基因的比对，聚类等手段，进而鉴定出白粉病基因，属于植物生物技术科学领域。 

背景技术

百脉根(Lotus corniculatus)又名五叶草(四叶草)、鸟足豆、牛角花,是多年生豆科百脉根属草本植物,原产欧亚大陆温带地区,在我国河北、云南、贵州、四川、甘肃等地均有分布，百脉根是一种被广泛用于果园生草、绿肥、草场改良的牧草植物，也是一种可以清热解毒的中药植物。白粉病是百脉根上常见的病害，在我国百脉根种植区多有发生，影响牧草产量和品质。引起这类病害的病原菌为豌豆白粉菌（Erysiphe pisi DC.），异名蓼白粉病菌、普生白粉菌苜蓿专化型，属于子囊菌亚门的一种真菌。除了在百脉根上寄生外，此类病菌还在三叶草属、草木樨属、苜蓿属、扁蓿豆属和豌豆等豆科植物上寄生。在病原菌生长季节内豌豆白粉菌以分生孢子进行侵染，分生孢子借风力传播相当远的距离。分生孢子数量大，在适宜条件下，很快造成病害流行。日照充足多风，土壤和空气湿度中等，海拔较高等环境有利于此病发生。 

白粉病菌侵害百脉根可以使植株叶片的两面、茎、叶柄、荚果等部位受害，其中侵染对象以叶片为主。病部表面出现白色霉状斑，初期病斑小而呈圆形，后扩大并互相汇合，以致覆盖叶片大部至整片小叶。严重影响了百脉根植株的正常的生长发育过程，会给牧草业带来的极大的经济损失。抗病遗传资源的利用及抗病育种是公认的植物病害防治最有效的方法，抗白粉病基因的克隆及获得将有助于百脉根育种研究的进一步发展。 

MLO型抗病基因是植物特异的一类抗病基因。研究者最早发现MLO（Mildew resistance locus o）基因对白粉病抗性是始于1937-1938年，由德国人在埃塞俄比亚采集了很多品种的大麦，其中的两个株系对白粉病菌 (Blumeria graminis f. sp. hordei) 所有己知的生理小种都具有高效抗性。进一步研究表明，大麦中MLO基因的隐性突变mlo可以使大麦对几乎所有己知大麦白粉病菌的生理小种产生持久、广谱的抗性。最近，研究者发现很多植物的抗白粉病基因都是MLO型基因控制，如番茄，豌豆、拟南芥、辣椒、蔷薇、百脉根等等。因此挖掘植物中的MLO型抗病基因对植物抗白粉病育种具有重要的作用。 

目前，常用挖掘抗病基因常用的方法有图位克隆，转座子标签等方法。但是由于百脉根的基础研究不够深入，因此利用这些方法不仅时间长而且很难准确地克隆这些基因。因此，如何快速鉴定百脉根中的MLO型抗病基因将成为百脉根抗白粉病育种的重要前提。 

植物比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式植物基因组与其它植物基因组之间编码顺序上和结构上的同源性，克隆其他植物基因，揭示基因功能和分子机制，阐明物种进化关系及基因组的内在结构。本专利所采用的方法及思路：模式植物拟南芥基因组研究已经揭示了MLO型基因的功能，利用基因其顺序上的同源性克隆百脉根MLO型抗病基因，根据模式植物拟南芥实验系统上的优越性和已知MLO型抗病基因的特点，快速“捕捉”百脉根抗白粉病基因。近年来，百脉根基因组测序的完成为我们快速挖掘百脉根白粉病基因提供了条件。本专利介绍了以百脉根全基因组序列为前提，结合比较基因组学、遗传学、基因组学、生物信息学和候选基因策略等知识，快速挖掘白粉病基因。 

发明内容

技术问题  

本发明的目的是提供一种通过结合植物比较基因组学、植物遗传学、基因组学和生物信息学等知识，快速挖掘百脉根抗白粉病基因。其结果一方面可用于百脉根白粉病基因紧密连锁分子标记的开发，进行分子标记辅助选择育种，另一方面也为其他作物白粉病基因鉴定提供参考依据。

技术方案