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        大白菜抗根腫病基因CRb的分子標(biāo)記驗(yàn)證與種質(zhì)資源篩選お

        2016-05-14 17:56:28任平平馬安峰程斐孫朝輝高建偉
        山東農(nóng)業(yè)科學(xué) 2016年6期

        任平平 馬安峰 程斐 孫朝輝 高建偉

        摘要:大白菜根腫病是一種嚴(yán)重影響大白菜生長的土傳病害,已成為大白菜的重要病害之一。CRb基因是抗大白菜根腫病的重要基因。本研究對(duì)已發(fā)表的6個(gè)CRb分子標(biāo)記進(jìn)行篩選,獲得1個(gè)與CRb緊密連鎖的共顯性標(biāo)記TCR05。該標(biāo)記在抗病純和材料中產(chǎn)生279 bp的PCR擴(kuò)增片段,在感病材料中產(chǎn)生250 bp的PCR片段,在抗病雜合材料中同時(shí)產(chǎn)生279 bp和250 bp的PCR片段。利用TCR05對(duì)24份育種材料進(jìn)行篩選,均含CRb基因,其中8份為純合體,16份為雜合體,篩選結(jié)果與田間鑒定結(jié)果基本一致。

        關(guān)鍵詞:大白菜;根腫??;CRb;分子標(biāo)記;種質(zhì)資源

        中圖分類號(hào):S634.102.4文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)號(hào):A文章編號(hào):1001-4942(2016)06-0007-04

        大白菜是原產(chǎn)于中國的重要蔬菜作物。大白菜根腫病是由蕓薹根腫菌侵染所致的一種土傳性病害[1]。根腫菌自大白菜根毛侵入細(xì)胞內(nèi),從根部皮層進(jìn)入形成層,根部薄壁細(xì)胞受刺激而加速分裂,導(dǎo)致根部長出腫瘤,植株萎蔫死亡[2]。迄今,至少有8個(gè)大白菜抗根腫病基因得到定位,分別是Crr1、Crr2、Crr3、Crr4、CRa、CRb、CRc和 CRk[3~7]。其中,CRb對(duì)根腫菌生理小種2、4和8均具有良好抗性,并表現(xiàn)為單基因顯性遺傳特性[6]。本研究對(duì)已發(fā)表的6個(gè)CRb標(biāo)記進(jìn)行驗(yàn)證,并對(duì)24份抗性種質(zhì)資源進(jìn)行分析,以期在大白菜抗根腫病育種中對(duì)CRb基因的跟蹤和提供抗性種質(zhì)資源提供支持。

        1材料與方法

        1.1試驗(yàn)材料

        供篩選與基因CRb緊密連鎖標(biāo)記的試材為抗根腫病大白菜自交系YH-036、感根腫病自交系冠291以及兩者的雜交組合。

        供篩選種質(zhì)資源共24個(gè)(表1),其中BCYM-1~BCYM-4和ZY-1~ZY-4為8個(gè)抗根腫病大白菜自交系,其他16個(gè)為日本和韓國種子公司正在測(cè)試尚未推廣的新品種。每個(gè)自交系和品種選取最優(yōu)良的單株進(jìn)行測(cè)試。

        1.2試驗(yàn)方法

        1.2.1抗根腫病基因CRb分子標(biāo)記供試引物及其序列供篩選的與基因CRb緊密連鎖的6對(duì)引物及其序列見表2。

        1.2.2DNA提取及PCR擴(kuò)增利用改良CTAB法提取大白菜基因組DNA[8]。用于PCR反應(yīng)的試劑均購自生工生物工程(上海)股份有限公司。

        PCR反應(yīng)總體積為20 μL:在96孔的PCR板中分別加入PCR Master Mix(2×) 10 μL,上游引物和下游引物(10 U)各1 μL,50 ng/μL的模板DNA 2 μL,ddH2O補(bǔ)齊至20 μL。

        PCR反應(yīng)程序:94℃預(yù)變性5 min;94℃變性0.5 min,62℃退火1 min,72℃延伸1 min,35個(gè)循環(huán);72℃重延伸10 min,4℃保存。

        PCR產(chǎn)物于1.5%瓊脂糖凝膠電壓5 V/cm條件下電泳1 h,用Goodview染色,Bio-RAD凝膠成像系統(tǒng)成像,觀察并保留結(jié)果。

        1.2.3分子標(biāo)記篩選分別取YH-036、冠291和其雜交組合各16株用6對(duì)候選引物進(jìn)行PCR擴(kuò)增和分析,篩選出最佳的分子標(biāo)記。

        1.2.4大白菜種質(zhì)資源PCR鑒定利用篩選的分子標(biāo)記對(duì)24份大白菜種質(zhì)資源進(jìn)行鑒定分析。

        1.2.5大白菜種質(zhì)資源抗病性調(diào)查大白菜種子催芽后播種于50孔穴盤,穴盤中所用基質(zhì)均經(jīng)過高溫滅菌,放置在光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)。每份大白菜種質(zhì)資源設(shè)4個(gè)重復(fù),每個(gè)重復(fù)6株,隨機(jī)排列。

        將高感根腫病病株的病根清洗干凈后稱重,加入適量的水,用粉碎機(jī)磨碎至勻漿與滅菌基質(zhì)混合,用血球計(jì)數(shù)板計(jì)數(shù)使?jié)舛冗_(dá)到2×108個(gè)孢子/g基質(zhì),并將土壤pH值調(diào)整至5.5左右,為病菌發(fā)病營造良好條件。

        待大白菜苗長至3~4片真葉時(shí)移栽至加入菌土的營養(yǎng)缽中,保持基質(zhì)濕度60%左右,置于25℃光照培養(yǎng)箱中培養(yǎng)40天后,對(duì)植株進(jìn)行抗病性調(diào)查。將植株取出后,洗凈根部泥土,調(diào)查記錄抗病性。主根和側(cè)根或須根都無腫瘤記為抗病,只要在主根、側(cè)根或須根出現(xiàn)腫瘤,不分大小均記為感病。

        2結(jié)果與分析

        2.1分子標(biāo)記篩選

        6對(duì)候選引物對(duì)大白菜抗、感病自交系及其雜交組合的PCR擴(kuò)增結(jié)果表明,只有TCR01和TCR05能擴(kuò)增出鑒定大白菜抗根腫病基因CRb呈陽性或隱性的共顯性特異性條帶。其中TCR05在抗病自交系YH-036中擴(kuò)增出一條279 bp的PCR片段,在感病自交系冠291中擴(kuò)增出一條250 bp的PCR片段,在其雜交組合中擴(kuò)增出與其親本對(duì)應(yīng)的兩條條帶(圖1),與文獻(xiàn)[6]報(bào)道一致,且在多次重復(fù)試驗(yàn)中表現(xiàn)穩(wěn)定。因此,TCR05可以作為鑒定大白菜抗根腫病基因CRb呈陽性或隱性的理想分子標(biāo)記。

        2.2大白菜種質(zhì)資源PCR鑒定

        利用分子標(biāo)記TCR05對(duì)24份大白菜種質(zhì)資源CRb基因進(jìn)行鑒定分析(表3)。如圖2所示,TCR05在24份大白菜資源中均能擴(kuò)增出PCR片段,其中1~8號(hào)種質(zhì)資源均只擴(kuò)增出一條279 bp的抗病片段,鑒定為CRb/CRb純合的種質(zhì)資源;其他16份材料中均分別擴(kuò)增出279 bp的抗病片段和250 bp的感病片段,鑒定為CRb/crb雜合的種質(zhì)資源。

        2.3大白菜種質(zhì)資源抗病性鑒定結(jié)果

        供試的24份大白菜種質(zhì)資源總體表現(xiàn)為抗根腫病,但11、18、24號(hào)種質(zhì)資源中個(gè)別單株出現(xiàn)了腫瘤。其中,11號(hào)供試材料的側(cè)根共出現(xiàn)3個(gè)直徑5 mm左右的腫瘤,地上部病癥表現(xiàn)不明顯;18號(hào)供試大白菜資源的主根共出現(xiàn)5個(gè)3 mm左右的腫瘤,地上部表現(xiàn)出失水萎蔫現(xiàn)象;24號(hào)僅在須根部位出現(xiàn)細(xì)微突起,地上部植株生長無明顯影響(表4)。

        3討論與結(jié)論

        根腫病最早于1737年在英國地中海西岸和歐洲南部發(fā)現(xiàn),現(xiàn)已成為一種世界性病害[9]。近年來,我國大白菜根腫病發(fā)病范圍迅猛擴(kuò)大,面積急劇增加,造成大白菜產(chǎn)量和品質(zhì)大幅度降低,已成為大白菜主要病害之一。生產(chǎn)實(shí)踐證明,栽培措施和化學(xué)、生物等防治方法不僅效果甚微而且化學(xué)防治污染環(huán)境[10],選育抗根腫病大白菜新品種是一條有效、經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的途徑[11]。源于歐洲蕪菁的多個(gè)抗病基因已成功導(dǎo)入到大白菜種質(zhì)中,但目前大白菜根腫病的抗性檢測(cè)主要采用人工接種鑒定方法,接種效果受外界環(huán)境的影響大、效率低,不能鑒定抗性基因的類型[12]。因此,育種中急需運(yùn)用分子標(biāo)記輔助育種方法彌補(bǔ)人工接種的缺陷。本研究篩選出一個(gè)與抗病基因CRb緊密連鎖的SCAR標(biāo)記TCR05,具有結(jié)果穩(wěn)定可靠、操作簡便、效率高、可鑒別雜合子和純合子等優(yōu)點(diǎn),可有效用于今后抗根腫病大白菜育種工作中。

        Piao等(2004)[6]利用韓國和日本的10個(gè)感病品種和37個(gè)抗病品種對(duì)CRb位點(diǎn)開發(fā)分子標(biāo)記,在抗病品種中有18個(gè)品種含有TCR01和TCR05標(biāo)記,在感病品種中均未擴(kuò)增到這2個(gè)標(biāo)記。本研究利用TCR05對(duì)源于日本和韓國的24份較新抗根腫病種質(zhì)資源進(jìn)行鑒定,均鑒定出抗病基因CRb的存在,說明抗病基因CRb在國外抗根腫病大白菜品種中已得到廣泛采用,應(yīng)引起我國育種工作者的重視。

        本研究人工接種試驗(yàn)證明,含有雜合基因CRb的大白菜種質(zhì)資源11、18、24號(hào)表現(xiàn)出不同程度的感病性,而其他21份種質(zhì)資源均表現(xiàn)為抗根腫病,與分子標(biāo)記的結(jié)果不完全一致。迄今為止,對(duì)于大白菜抗根腫病基因的類別、效應(yīng)方式、基因間相互作用等研究不夠深入,目前已發(fā)現(xiàn)的8個(gè)與根腫病抗性有關(guān)的基因位點(diǎn)分別是Crr1、Crr2、Crr3、Crr4、CRa、CRb、CRc和 CRk,其中,Crr3、CRa、CRb、CRk均位于染色體A03上,Crr1、Crr2和Crr4分別位于染色體A08、A01和A06上,CRc位于染色體A02上。從大白菜種質(zhì)資源11、18、24號(hào)表現(xiàn)出不同程度的感病性來分析,基因CRb對(duì)根腫病的抗性可能與其它抗病性基因有關(guān)聯(lián),存在加性效應(yīng)等基因互作效應(yīng),這一假設(shè)值得進(jìn)一步驗(yàn)證,以期為今后抗病育種提供理論依據(jù)。

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