2018-08-08
近期，派森諾生物與南京農業大學合作，在Theoretical and Applied Genetics上發表了黃瓜白粉病與霜霉病通過BSA方法基因定位的文章。
研究背景
霜霉病（DM）和白粉病（PM）是黃瓜中常見也具破壞力的兩種葉病，嚴重影響著黃瓜的質量和產量。培育對DM和PM具有高抗性的新品種是控制黃瓜育種中DM和PM疾病的經濟也是對環境友好的方法。
IL52，一個由黃瓜與野生黃瓜Cucumis hystrix Chakr雜交衍生的漸滲系品種，被證實是同時對霜霉病和白粉病都具有高抗性的新型黃瓜種質。
BSA(bulked segregant analysis)方法作為一種快速鑒定QTL/基因的有效策略，近年來被廣泛應用。本文中，作者結合傳統基因定位方法和BSA法，利用155個F6代重組自交系個體，定位了IL52的霜霉病與白粉病抗性候選基因，并揭示了兩者之間的連鎖關系。
研究材料
研究結果
1、 結合BSA方法和傳統QTL方法定位黃瓜白粉病(PM)基因
從155個RILS中選取16株抗病，20株感病材料混池測序后，做BSA定位分析，結果定位到5號染色體23.21-25.70 Mb的2.49M區間內，區間內包含27個△SNPindex = 1的SNP位點，其中非同義突變位點3個，3’UTR位點1個，分布在4個基因上。
通過連鎖圖譜和RILS表型數據，PM基因被定位在InDel73 (23.68 Mb) 和InDel82 (24.94 Mb)之間，與BSA結果相符。后基于BSA結果開發的Indel、SNP、SSR分子標記與193個F2個體表型綜合分析，pm基因被定位到17ID185和17ID211之間, 遺傳距離 0.5 cM，物理距離468 kb (24,550,703-25,018,946 bp)，區間內包含3個基因。同時發現基因Csa5M622830.1的3’UTR上的 SNP6，與PM連鎖。
2、結合BSA方法和傳統QTL方法定位黃瓜霜霉病(DM)基因
利用3年的QTL數據定位得到6個候選位點 (dm1.1, dm1.2, dm1.3, dm5.1, dm5.2 and dm6.1) 其中兩個QTL，dm5.1 (LOD = 3.63-19.15, R2 = 5.72-32.89%) ，dm5.2(LOD = 10.25-15.79)為主效QTL。BSA法定位到4個候選區域（DM1.1，DM5.1，DM5.2，DM5.3），其中DM5.3 SNPindex信號最強，且與主效QTL dm5.2吻合，同時與前人研究結果一致。DM5.3位于5號染色體22.32-25.20MB的2.88M區間內，區間內包含43個△SNPindex = 1的SNP位點，其中非同義突變位點5個，2’UTR位點2個，分布在7個基因上。
3、黃瓜霜霉病和白粉病基因型和表型的關聯分析
PM基因位于5號染色體24,550,703-25,018,946bp位置上， DM基因主效QTL dm5.2位于5號染色體22.66-25.75 Mb位置，兩者位置一致，而且定位得到的3個PM基因包含在定位得到的7個DM基因中，且突變類型一致，這也導致了霜霉病和白粉病抗性表型實驗的高度關聯性。
總結
本文將黃瓜霜霉病和白粉病抗性基因分別用傳統QTL方法和BSA法進行了精細定位，結果吻合，并與前人相關定位結果做了詳細的比較探討。基于基因型和表型數據，對黃瓜霜霉病和白粉病的關聯性做了詳細的比較分析，明確了兩者之間的關系，QTL dm5.2內的基因可能同時控制著霜霉病和白粉病。
文中BSA分析由派森諾完成。派森諾推出的BSA項目，45天就可以拿到定位結果啦！期待與各位老師的合作。
參考文獻
Zhang, K., Wang, X., Zhu, W. et al. Complete resistance to powdery mildew and partial resistance to downy mildew in a Cucumis hystrix introgression line of cucumber were controlled by a co-localized locus. Theor Appl Genet (2018).
