果桑菌核病抗病基因挖掘及抗病KASP分子标记开发与应用

[目的]桑椹菌核病是限制果桑产业发展的毁灭性病害,培育抗病品种是防治该病最经济、有效的手段,然而针对果桑抗菌核病分子机制研究进展缓慢,本研究拟挖掘果桑菌核病抗性基因,开发抗病分子标记。[方法]对不同发病级别(0 级:无症状,1 级:1～20%,3 级:21～50%,5 级:51～90%,7 级:91～100%小核果显示病症)桑椹小粒型菌核病高感果桑品种粤椹大 10(DS)和高抗品种长果桑(C G)进行转录组测序,筛选抗病相关基因,并进行qRT-PCR验证。通过VIGS和和瞬时过表达手段对筛选的基因进行功能验证。另外,对 27 份抗、感菌核病果桑资源进行基因组重测序,利用全基因组关联分析,筛选SNP位点,并用SNaPshot进行验证,基于筛选的SNP位点设计KASP引物,利用果桑资源对其进行验证,并将KASP分子标记用于果桑杂交苗群体筛选。[结果]对转录组差异表达基因分析,发现CG,发病 1,3,5,7 级DS与未发病DS相比分别有 1704 个上调基因,1766 下调表达基因;1302 个上调基因,1082 个下调表达基因;2148 个上调基因,1862 个下调表达基因;2400 个上调基因,2442 个下调表达基因;1504 个上调基因,706 个下调表达基因。有 664 个基因在样本中共表达,将其与 467 个抗病相关基因进行Veen分析发现,有 7 个抗病相关基因上调表达,7 个下调表达。差异表达基因GO富集显示,在生物学过程方面,主要富集在有机氮化合物分解代谢过程,离子运输和碳水化合物衍生物分解代谢过程;在分子功能方面,主要富集在主要活性跨膜转运蛋白活性。KEGG富集主要涉及类单萜生物学合成、植物和病菌互作及植物MAPK信号通路三个方面。qRT-PCR和基因功能验证结果表明,major allergen Pru av 1-like(MnPRUA1)和jacalin-related lectin 3(MnJRL3)基因正调控桑树菌核病抗性。根据重测序数据,筛选 10 个核心SNP,使用SNaPshot进行验证,发现SNP6,SNP7 和SNP8 准确率在 93%以上。设计KA SP分子标记进行验证发现,只有基于SNP6 的KASP标记分型结果与菌核病抗性调查结果基本一致,且该标记成功用于果桑杂交苗检测。[结论]MnPRUA1 和MnJRL3 基因正调控桑树菌核病抗性,筛选的KASP分子标记成功用于抗、感果桑品种分型。本研究对解析果桑抗菌核分子机制,培育抗病品种具有重要意义,为果桑产业的可持续发展提供了有力支撑。