2018-08-08
近期，派森诺生物与南京农业大学合作，在Theoretical and Applied Genetics上发表了黄瓜白粉病与霜霉病通过BSA方法基因定位的文章。
研究背景
霜霉病（DM）和白粉病（PM）是黄瓜中常见也具破坏力的两种叶病，严重影响着黄瓜的质量和产量。培育对DM和PM具有高抗性的新品种是控制黄瓜育种中DM和PM疾病的经济也是对环境友好的方法。
IL52，一个由黄瓜与野生黄瓜Cucumis hystrix Chakr杂交衍生的渐渗系品种，被证实是同时对霜霉病和白粉病都具有高抗性的新型黄瓜种质。
BSA(bulked segregant analysis)方法作为一种快速鉴定QTL/基因的有效策略，近年来被广泛应用。本文中，作者结合传统基因定位方法和BSA法，利用155个F6代重组自交系个体，定位了IL52的霜霉病与白粉病抗性候选基因，并揭示了两者之间的连锁关系。
研究材料
研究结果
1、 结合BSA方法和传统QTL方法定位黄瓜白粉病(PM)基因
从155个RILS中选取16株抗病，20株感病材料混池测序后，做BSA定位分析，结果定位到5号染色体23.21-25.70 Mb的2.49M区间内，区间内包含27个△SNPindex = 1的SNP位点，其中非同义突变位点3个，3’UTR位点1个，分布在4个基因上。
通过连锁图谱和RILS表型数据，PM基因被定位在InDel73 (23.68 Mb) 和InDel82 (24.94 Mb)之间，与BSA结果相符。后基于BSA结果开发的Indel、SNP、SSR分子标记与193个F2个体表型综合分析，pm基因被定位到17ID185和17ID211之间, 遗传距离 0.5 cM，物理距离468 kb (24,550,703-25,018,946 bp)，区间内包含3个基因。同时发现基因Csa5M622830.1的3’UTR上的 SNP6，与PM连锁。
2、结合BSA方法和传统QTL方法定位黄瓜霜霉病(DM)基因
利用3年的QTL数据定位得到6个候选位点 (dm1.1, dm1.2, dm1.3, dm5.1, dm5.2 and dm6.1) 其中两个QTL，dm5.1 (LOD = 3.63-19.15, R2 = 5.72-32.89%) ，dm5.2(LOD = 10.25-15.79)为主效QTL。BSA法定位到4个候选区域（DM1.1，DM5.1，DM5.2，DM5.3），其中DM5.3 SNPindex信号最强，且与主效QTL dm5.2吻合，同时与前人研究结果一致。DM5.3位于5号染色体22.32-25.20MB的2.88M区间内，区间内包含43个△SNPindex = 1的SNP位点，其中非同义突变位点5个，2’UTR位点2个，分布在7个基因上。
3、黄瓜霜霉病和白粉病基因型和表型的关联分析
PM基因位于5号染色体24,550,703-25,018,946bp位置上， DM基因主效QTL dm5.2位于5号染色体22.66-25.75 Mb位置，两者位置一致，而且定位得到的3个PM基因包含在定位得到的7个DM基因中，且突变类型一致，这也导致了霜霉病和白粉病抗性表型实验的高度关联性。
总结
本文将黄瓜霜霉病和白粉病抗性基因分别用传统QTL方法和BSA法进行了精细定位，结果吻合，并与前人相关定位结果做了详细的比较探讨。基于基因型和表型数据，对黄瓜霜霉病和白粉病的关联性做了详细的比较分析，明确了两者之间的关系，QTL dm5.2内的基因可能同时控制着霜霉病和白粉病。
文中BSA分析由派森诺完成。派森诺推出的BSA项目，45天就可以拿到定位结果啦！期待与各位老师的合作。
参考文献
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).
