[发明专利]运用比较基因组学快速鉴定木薯白粉病基因

说明书

技术领域

本发明是借助于木薯测序全基因组序列，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木薯白粉病基因，主要涉及到木薯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

木薯是大戟科木薯属的灌木状多年生植物，原产于美洲热带，全世界热带地区广为栽培。其块根可食，可磨木薯粉、做面包、提供木薯淀粉和浆洗用淀粉乃至酒精饮料。木薯属约160种，均为原产於热带美洲的喜阳光植物。巴西东北部的橡胶木薯(M. glaziovii)可产塞阿拉(Ceara)橡胶。西非的糯糊糊(gelatinous fufu)及牙买加的巴米糊(bami mush)均由木薯做成。木薯适应性强，耐旱耐瘠。在年平均温度18℃以上，无霜期8个月以上的地区，山地、平原均可种植；最适于在年平均温度27℃左右，日平均温差6～7℃，年降雨量1000～2000mm且分布均匀，pH6.0～7.5，阳光充足，土层深厚，排水良好的土地生长。 

  木薯的病害包括由真菌、细菌和病毒引起的多种病害。白粉病是由专性活体寄生真菌引起，在大田和温室保护地木薯栽培生产中广泛发生，喷洒杀菌剂和种植抗病品种是防御此病的主要方法。但长期使用杀菌剂会危害环境安全，且易引起病菌小种变异产生拮抗作用。推广种植抗病品种是安全、环保和高效的控制策略。常规育种实践中，对于抗白粉病材料的选择是十分困难的：一方面选育周期长，需要经历杂交和回交复杂的选择程序；另一方面白粉病的发生受到很多因素的综合影响，例如：温度、湿度和病菌小种等，鉴定抗性材料的过程不容易控制。因此，挖掘白粉病基因将可以加快选育抗性品种的进程。但是我国木薯白粉病研究资料较少，工作滞后，这无形中阻碍了克隆木薯抗病基因的工作步伐。 

MLO型抗病基因是植物特异的一类抗病基因。人类最早发现MLO抗性始于1937-1938年，德国人在埃塞俄比亚采集了很多品种的大麦，其中的两个株系对白粉病菌    (Biumeriograminisfs P.hordei,Bgh)所有己知的生理小种都具有高效抗性。进一步研究表明，大麦MLO基因的隐性突变mlo可以使大麦对几乎所有己知大麦白粉病菌的生理小种产生持久、广谱的抗性。最近，研究者发现很多植物的白粉病基因都是MLO型抗病基因控制，如番茄，豌豆、拟南芥、蔷薇、辣椒、百脉根等等。因此挖掘植物中的MLO型抗病基因对植物抗白粉病育种具有重要的作用。 

目前，常用挖掘抗病基因常用的方法有图位克隆，转座子标签等方法。但是由于木薯的基础研究不够深入，因此利用这些方法不仅时间长而且很难准确地克隆这些基因。因此，如何快速鉴定木薯中的MLO型抗病基因将成为木薯抗白粉病育种的重要前提。 

植物比较基因组学(Comparative Genomics)是基于基因组图谱和测序基础上，对已知的基因和基因组结构进行比较，来了解基因的功能、表达机理和物种进化的学科。利用模式植物基因组与其它植物基因组之间编码顺序上和结构上的同源性，克隆其他植物基因，揭示基因功能和分子机制，阐明物种进化关系及基因组的内在结构。本专利所采用的方法及思路：模式植物拟南芥基因组研究已经揭示了MLO型基因的功能，利用基因其顺序上的同源性克隆木薯MLO型抗病基因，根据模式植物拟南芥实验系统上的优越性和已知MLO型抗病基因的特点，快速“捕捉”木薯抗白粉病基因。近年来，木薯基因组测序的完成为我们快速挖掘木薯白粉病基因提供了条件。本专利介绍了以木薯全基因组序列为前提，结合比较基因组学、遗传学、基因组学、生物信息学和候选基因策略等知识，快速挖掘白粉病基因。 

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，快速挖掘木薯抗白粉病基因。其结果一方面可用于木薯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