基于转录组测序的马铃薯晚疫病抗病基因筛选

【目的】利用马铃薯抗晚疫病种质资源筛选晚疫病抗病基因,为马铃薯晚疫病抗性育种提供理论基础。【方法】基于转录组测序技术,分析20个具有持续强抗晚疫病的马铃薯品种/品系和3个易感晚疫病品种的抗、感差异表达基因,利用GO数据库预测差异表达基因的功能,Clustal Omega程序比对氨基酸序列,MEGA6构建氨基酸序列进化树及SMART和HMMER程序分析蛋白结构域。【结果】对比3个易感晚疫病品种,20个持续强抗病材料间具有共性上调或下调表达的基因,筛选到转录水平相差2倍的上调基因有6034个、下调基因4611个;GO分析表明,在表达上调的基因中,有508个基因的表达产物参与转录调控,1084个基因的表达产物拥有ATP结合功能,1179个基因的表达产物位于细胞核内发挥功能。在这些差异表达的基因中,分别有313及111个基因表达量相差10倍上调或下调,其中在表达水平极调的基因中,有3个cc-NBS-LRR类基因与已克隆的晚疫病抗性基因有相似的蛋白结构域,其中,PGSC0003DMP400034099基因由876个氨基酸组成,与Rpi-amr3i基因的亲缘关系较近,其内部有9个LRR结构域,而Rpi-amr3i基因内部只有4个LRR结构域;PGSC0003DMP400045185基因由911个氨基酸组成,与Rpi-amr3i、R1-A、R8以及Rpi-blb2基因的亲缘关系较近,其内部的LRR结构域比Rpi-amr3i、R1-A、R8和Rpi-blb2多,且包含MeaB和Hc1结构域;PGSC0003DMP400042154基因由888个氨基酸组成,与Rpi-vnt1基因的3个转录本亲缘关系较近,内部都含有1个ABC transporter结构域,3个LRR结构域,Rpi-vnt1 3个转录本内只有1个LRR结构域。【结论】在20个具有持续强抗晚疫病特性的马铃薯品种/品系中筛选到大量差异表达的基因,其中极显著上调表达的cc-NBS-LRR类基因PGSC0003DMP400034099、PGSC0003DMP400045185和PGSC0003DMP400042154与已知晚疫病抗性功能基因具有相同的保守性分子结构,可能参与马铃薯持续强抗晚疫病。