[发明专利]玉米抗白粉病基因快速鉴定

说明书

技术领域

本发明是借助于玉米测序全基因组序列，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玉米白粉病基因，主要涉及到玉米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

白粉病是一种世界性的植物病害，大部分植物均会感染此病。它发生在植物叶、嫩茎、花柄及花蕾、花瓣等部位。初期为黄绿色不规则小斑，边缘不明显。不久病斑不断扩大，表面生出白粉斑，最后该处长出无数黑点染病部位变成灰色，连片覆盖在其表面，边缘不清晰，呈污白色或淡灰白色。受害严重时叶片皱缩变小，嫩梢扭曲畸形，从而影响植株生长发育。

近年来，由于杂交玉米大面积种植，以及连茬的增加，白粉病在我国一些夏秋玉米种植地区发病严重，损失严重。目前在生产中，喷洒杀菌剂和推广抗病品种是主要的防治方法，但长期使用药物会导致环境污染和病菌生理小种变异，因此推广抗病品种是最安全有效的方法。而白粉病抗病基因的鉴定、定位和克隆，是培育抗病品种的重要基础。

MLO是植物特有的一类抗病基因，其编码一个7次跨膜的蛋白，可以直接引起抗病反应，显性基因的表达产物可能是细胞程序化死亡和防御反应的负调控因子，当它处于隐性时即可表现广谱的抗病性，具有极大的应用前景。目前，国外在玉米中已鉴定了9个MLO家族成员，但国内有关玉米白粉病菌种分化以及其抗性遗传规律的研究资料较少，目前尚无文献报道，这严重阻碍了玉米白粉病研究的步伐。

目前，克隆基因的基本策略一般分为两种，即正向遗传学途径和反向遗传学途径。正向遗传学是以目标基因所表现的性状或基因表达产物为出发点，通过表型突变或鉴定产物特征最终确定目标基因；反向遗传学则是以基因为出发点，通过基因功能验证的相关方法最终确定目标基因。根据不同的克隆策略和实验技术可具体分为如下几种：定位克隆又称图位克隆、序列克隆、功能克隆、表型克隆等。但通常情况下，通过上述技术获得的目标序列都比较短，一般不容易直接得到基因全长序列。伴随着基因定位和植物基因组测序以及生物信息学的发展，如何快速利用已经获得的测序结果筛选得到目标基因成为了目前研究的热点。最近玉米基因组测序的完成为我们快速挖掘玉米白粉病基因提供了条件。本专利介绍了以玉米全基因组序列为前提，结合遗传学、基因组学和生物信息学等知识，快速挖掘白粉病基因的方法。

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，快速挖掘玉米抗白粉病基因。其结果一方面可用于玉米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

主要原理：第一个植物抗白粉病基因(MLO)是从大麦中克隆的，研究发现此基因是一类特殊的抗病基因，不同于先前克隆的大多数NBS(nucleotide-binding site)类型抗病基因；随后，研究者相继从番茄、拟南芥、豌豆、辣椒、百脉根等植物中克隆了白粉病基因，研究发现这些基因编码的都是MLO型抗病基因。随后，众多研究者通过多次试验证实MLO型抗病基因已经成为植物特有的一类抗白粉病基因。进一步发现，植物MLO类型基因是一个基因家族；而且对来源于不同物种的MLO基因家族进行系统发育关系分析发现，不同物种中抗白粉病基因总是聚类一起，成为一类，这一类MLO基因都具有抗白粉病基因序列的典型特征。玉米基因组测序的完成为挖掘白粉病基因提供了一条便利途径。因此，可以借助于已经测序的玉米全基因组中MLO基因家族和已经克隆的MLO白粉病基因的系统发育关系以及对于维持白粉病基因MLO重要功能的氨基酸保守性来鉴定玉米白粉病基因。

主要步骤如下：

1)玉米全基因组序列的下载及其MLO型基因的采集