一种花生抗病基因,命名为AhCN34基因,其DNA序列如SEQ ID NO:1所示。所述的AhDef2.2基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。通过将AhCN34在花生叶片中过表达,可以增强其对青枯病的抗性,对培育具有抗青枯病的花生新品种具有重要的应用价值。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于基因工程,尤其涉及一种花生ahcn34基因及其鉴定方法和应用。
技术介绍
1、花生是一种重要的油料作物和经济作物,在世界100多个国家和地区广泛种植。全球花生种植面积约3300万公顷;花生平均产量为1648公斤/公顷,年总产量为5393万吨(fao.2021)。与其他国内油籽作物相比,花生具有良好的特性,因此许多地区的花生产量正在增加。这些特征包括总产量高、单位面积产量高、单产种植效率高、总产值高和出口量高。然而,花生容易感染真菌、细菌和病毒病原体。对生产的最大威胁来自青枯菌(rs),它是青枯病(bw)的病原体(jiang et al.2017;chen等人2020)。这种病原体一旦被引入土壤,就很难从土壤中消除,并因其对生长发育的破坏性影响而获得“植物癌症”的绰号(zhang etal.2017a;luo et al.2019)。
2、中国花生种植的增加导致bw在花生主产区逐渐蔓延,在高温高湿地区尤为普遍(elsayed等人,2020),发病率通常在10-30%之间,但在严重病例中,感染率超过80%,导致完全绝收(zhang等人,2017b)。使用耐bw花生品种(如‘中华2号’、‘元杂9102号’和‘协康清19号’),成功地将主要发病地区的发病率降低到8%以下;因此,这一战略在稳定和发展这些地区的花生生产方面发挥了至关重要的作用(jiang et al.2017)。为了确保油籽和蛋白质的充足供应,增加以花生为基础的收入,并加强国际贸易中的竞争力,必须在花生bw抗性的遗传改良方面取得进一步进展。
3、为了进入植物,rs对土壤中的花生根代谢产物表现出正的趋化性,使其能够向根表面移动(álvarez等人,2010)。然后,它通过伤口或裂缝侵入根部,并通过皮层和薄壁组织进入血管束(lowe power等人,2018)。一旦进入维管束,rs通过分泌细胞外多糖、细胞壁降解酶、粘附蛋白和表面附属物引起物理堵塞,阻止木质部和韧皮部运输,并导致植物内供水不足(yu等人,2020)。在感染的早期阶段,花生植株的最上面的叶子由于水分损失而下垂,但仍保持绿色。然而,后期会带来更极端的破坏,根部腐烂,整个植物死亡。
4、在具有rs抗性特征的物种中,它表现为典型的数量性状;它由多种基因控制,这些基因抑制病原体增殖并减缓宿主的枯萎和死亡。先前的研究已经确定了与rs抗性相关的数量性状位点(qtl)。例如,ren等人(2010)将两个与rs抗性相关的标记定位在8.12 cm和11.46 cm的区域。peng等(2010)生成了一个由98个扩增片段长度多态性(aflp)标记组成的连锁图,揭示了三个bw抗性的qtl(qbwr1、qbwr2和qbwr3)。chen等人(2014)使用rna测序(rna-seq)方法,发现花生中对rs感染反应的大多数差异表达基因是核苷酸结合富含亮氨酸重复序列(nbs-lrr)蛋白、丝裂原活化蛋白激酶(mapkks)和wrky因子。赵等人(2016)利用qtl性状定位技术,在抗性品种“粤优92”中鉴定了两个与bw抗性相关的微qtl(qbw-1和qbw-2),这两个微qtl共同解释了12%的表型变异。在同一项研究中,使用重组近交系(ril)群体验证了qbw-1的功能,该研究揭示了与qbw-1相关的四个单核苷酸多态性(snps)。其他研究已经克隆了拟南芥抗病基因rrs1-r(deslandes等人2003)和erecta(godiard等人2003)的花生同源物(分别为ahrlk1(zhuang等人2019)和ahrrs5(zhang等人2017a));这些基因在烟草中的异位过表达表明它们增强了对bw的抗性。花生bw抗性的qtl等位基因变异分析显示,在三种环境中检测到的初级qtl(qbwb02.1)位于富含nbs-lrr型抗病基因的b02染色体区域(wang等人,2018)。
5、nbs-lrr基因(也称为nlrs)在植物免疫反应中的作用已经得到了很好的表征;它们编码直接参与病原体识别的植物特异性免疫受体(macho&zipfel,2015;maruta等人2022)。大多数植物基因组包含数百个具有广泛序列多样性的nbs-lrr基因(griebel等人,2014;kourelis等人2021)。基于n端结构域的差异,nbs-lrr可分为两个亚家族:cc-nb-lrr(cnl)和tir-nb-lrr(tnl)。先前的研究已经提供了关于nbs-lrr在模式植物物种中功能的详细机制。例如,在拟南芥中,nlr基因rpw8仅编码卷曲线圈(cc)结构域,但仍然提供对白粉菌病原体的抗性(xiao等人,2001)。在水稻(oryza sativa l.)中,由于编码蛋白质的cc结构域之间的相互作用的要求,只有当两个基因都存在时,cnl基因pi5-1和pi5-2才赋予对稻瘟病的抗性(lee等人,2009)。马铃薯蛋白rx含有介导抗病性的nbs和lrr结构域(rairdan等人,2008);cc和lrr结构域以识别依赖的方式共同调节nbs结构域的信号传导活性(tameling&baulcombe,2007;cai等人2021)。
6、花生(arachis hypogaea l.)青枯病(bw)是由青枯菌(rs)引起的一种破坏性土传疾病,对花生的产量和品质构成重大威胁。核苷酸结合富含亮氨酸重复序列(nbs-lrr)蛋白是一类植物特异性免疫受体,可识别病原体分泌的效应分子并激活免疫反应以抵抗病原体感染。然而,ahcn基因(cn是一类缺乏lrr结构域的nlr基因)在花生植物中的确切功能尚不完全清楚。选育抗病品种是防治花生bw最经济、最环保、最有效的方法。然而,尽管先前对花生的rs抗性进行了研究,但尚未对现有花生种质资源中不同的bw抗性基因进行系统的研究;表征阻力机制的差异;并评估不同抗性方法的种质互补杂交的潜力(sheng etal.2022)。此外,尽管许多nbs-lrr已经在模式植物物种中进行了功能研究,但它们还没有在花生中得到全面的鉴定和表征。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是现有技术中没有能够抗青枯病的花生ahcns抗性基因。
2、为解决该技术问题,本专利技术提供一种花生ahcn34基因及其鉴定方法和应用。
3、本专利技术的目的是通过以下述方式实现的:一种花生抗病基因ahcn34,所述ahcn34基因的dna序列如seq id no:1所示。
4、所述ahcn34基因编码的氨基酸序列如seq id no:2所示。
5、所述花生抗病基因ahcn34的鉴定方法步骤如下:
6、(1)从peanutbase下载下载花生基因组,利用与拟南芥、水稻、番茄、小麦中已知cns的序列同源性,通过blast同源性匹配和smart分析,在花生基因组中鉴定出推定的150个花生ahcns;
7、(2)在健康的感病花生品种h107和健康的抗性花生品种h108中接种rs后的几个时间点检测ahcns的表达水平,本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种花生抗病基因AhCN34,其特征在于,所述AhCN34基因的DNA序列如SEQ ID NO:1所示。
2.如权利要求1所述的花生抗病基因AhCN34,其特征在于,所述AhCN34基因编码的氨基酸序列如SEQ ID NO:2所示。
3.权利要求1所述的花生抗病基因AhCN34的鉴定方法,其特征在于,鉴定方法步骤如下:
4.一种对权利要求1所述的花生抗病基因AhCN34具有抗青枯病功能的验证方法,其特征在于,所述方法为:
5.如权利要求3所述的花生抗病基因AhCN34的鉴定方法,其特征在于,每个AhCNs包括两个高度保守的CC和NB-ARC结构域。
6.如权利要求3所述的花生抗病基因AhCN34的鉴定方法,其特征在于,所述步骤(2)中的表达方法为:
7.如权利要求3所述的花生抗病基因AhCN34的鉴定方法,其特征在于,所述鉴定出推定的花生AhCNs的方法为:
8.一种权利要求1所述的花生抗病基因AhCN34在花生抗青枯病基因工程中的应用。
【技术特征摘要】
1.一种花生抗病基因ahcn34,其特征在于,所述ahcn34基因的dna序列如seq id no:1所示。
2.如权利要求1所述的花生抗病基因ahcn34,其特征在于,所述ahcn34基因编码的氨基酸序列如seq id no:2所示。
3.权利要求1所述的花生抗病基因ahcn34的鉴定方法,其特征在于,鉴定方法步骤如下:
4.一种对权利要求1所述的花生抗病基因ahcn34具有抗青枯病功能的验证方法,其特征在于,所述方法为:
【专利技术属性】
技术研发人员:殷冬梅,赵凯,马兴立,张幸果,李忠峰,巩方平,任锐,邱鼎,张霖,
申请(专利权)人:河南农业大学,
类型:发明
国别省市:
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