本发明专利技术是快速鉴定二穗短柄草抗白粉病基因；涉及到植物比较基因组学，遗传学和生物信息学等学科知识，属于植物生物技术科学领域。该发明专利技术主要步骤为：1）二穗短柄草全基因组序列的下载及MLO型基因的采集；2）MLO型基因的鉴定；3）MLO型基因系统发育关系；4）MLO型白粉病基因的比对。该发明专利技术有效的缩短了二穗短柄草白粉病基因挖掘周期，有利于白粉病基因的快速鉴定；通过鉴定的白粉病基因开发相应的共分离功能性标记（SNP、SCAR等），还可以快速的用于抗白粉病基因的分子标记辅助选择，准确性高；结合其它抗病基因分子标记可进行多抗性育种材料的创制，缩短育种年限，提高育种效率；为阐述二穗短柄草抗白粉病分子机制奠定了基础。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术是借助于二穗短柄草测序全基因组序列，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二穗短柄草白粉病基因；该专利技术主要涉及到二穗短柄草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。
技术介绍
二M短WiKBrachypodiumdistachyon )是一种温带禾本科植物,其生长条件要求比较简单，植株矮小，自花授粉、生长周期短、繁殖能力强、易转化、基因组小、遗传资源丰富，已有研究表明二穗短柄草与小麦、水稻拥有共同祖先，其中与小麦的亲缘关系很近，两 者基因组相似在95%以上，并且小麦易感染的各种细菌均能感染二穂短柄草，因此二穂短柄草是用于研究小麦、水稻作物的新型模式植物的理想植株。众所周知，小麦白粉病是一种世界性病害，在小麦各个生育时期均可发病，严重时导致植株早枯，造成减产，甚至绝收，目前，国内外一些学者正致力于小麦抗白粉病性基因的分子标记的研究，通过寻找与抗病基因紧密连锁的分子标记，直接或间接的定位抗病基因，通过抗病基因克隆、转化和积累，加速抗小麦白粉病育种的进程。然而小麦基因组较大，复杂程度高，例如，栽培小麦的基因组大约为17000Mb，而且包含3个相互独立的基因组，这就阻碍了对小麦进行基因组学及分子育种的研究。二穗短柄草与小麦同属禾本科早熟禾亚科。目前，二穂短柄草的基因组测序及注释已经正式完成，这是禾本科早熟禾亚科第一个被测序的物种。因此，系统总结二穗短柄草的抗白粉病基因的生物学特征、基因表达模式和功能等，将有助于利用分子生物技术加速解决小麦和大麦等谷类作物上对白粉病的危害。MLO型抗病基因是植物特异的一类抗病基因。研究者最早发现MLOresistance locus 2)基因对白粉病抗性是始于1937-1938年，由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QUunwriei gremiriis f. sp. hordei)所有己知的生理小种都具有高效抗性。进一步研究表明，大麦中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抗白粉病基因都是MLO型基因控制，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。但是由于二穗短柄草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，如何快速鉴定二穗短柄草中的MLO型抗病基因将成为二穗短柄草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二穗短柄草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” 二穗短柄草抗白粉病基因。近年来，二穗短柄草基因组测序的完成为我们快速挖掘二穗短柄草白粉病基因提供了条件。本专利介绍了以二穗短柄草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。
技术实现思路
技术问题 本专利技术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，快速挖掘二穗短柄草抗白粉病基因。其结果一方面可用于二穗短柄草白粉病基因紧密连锁分子标记的开发，进行分子标记辅助向小麦等作物转移抗白粉病基因，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 主要原理第一个植物抗白粉病基因(MLO)是从大麦中克隆的，研究发现此基因是一类特殊的抗病基因，不同于先前克隆的大多数NBS (nucleotide-binding site)类型抗病基因；随后，研究者相继从番茄、拟南芥、豌豆、辣椒、百脉根等植物中克隆了白粉病基因，研究发现这些基因编码的都是MLO型抗病基因。随后，众多研究者通过多次试验证实MLO型抗病基因已经成为植物特有的一类抗白粉病基因。进一步发现，植物MLO类型基因是一个基因家族；而且对来源于不同物种的MLO基因家族进行系统发育关系分析发现，不同物种中抗白粉病基因总是聚类一起，成为一类，这一类MLO基因都具有抗白粉病基因序列的典型特征。二穗短柄草基因组测序的完成为挖掘白粉病基因提供了一条便利途径。因此，可以借助于已经测序的二穗短柄草全基因组中MLO基因家族和已经克隆的MLO白粉病基因的系统发育关系以及对于维持白粉病基因MLO重要功能的氨基酸保守性来鉴定二穗短柄草白粉病基因。主要步骤如下 O 二穗短柄草全基因组序列的下载及其MLO型基因的采集 首先从二穗短柄草测序基因组数据库(http://www. phytozome. net/search, php)下载二穗短柄草全基因组序列；使用“DNAT00LS”软件对获得的二穗短柄草全基因组氨基酸序列数据建立数据库，然后用pfam数据库(蛋白家族数据库，http://pfam.janelia.org/search/sequence)中的隐马尔可夫模型(HMM)对MLO结构域的氨基酸序列与已建立的二穗短柄草全基因组氨基酸序列数据库进行Blastp (E-value=0. 001)序列比对，初步筛选出候选基因序列。其次，利用已经公布的MLO型基因序列，对二穗短柄草基因组数据库进行BLAST比对，获得候选基因序列。2) 二穗短柄草MLO型基因家族的鉴定 将上述结果中得到的同源核苷酸序列的候选基因，通过Pfam(E-Value=LO)进行分析，去除无‘ML0’结构域的基因序列(图I)。再将抗病基因序列通过MEGA3. I软件提供的Clustalff工具(多序列比对程序)进行多序列比对，去除重复序列。3)通过植物MLO型基因系统发育关系鉴定二穗短柄草MLO型白粉病基因 由于先前的研究已经证明，双子叶植物MLO型白粉病基因位于植物MLO基因系统发育树同一区组，因此在系统发育关系研究中，我们把拟南芥的MLO型基因家族和一些其他作物的MLO型抗白粉病基因和二穗短柄草MLO型基因一起聚类分析，以获得二穗短柄草抗白粉病基因(图2)。4) 二穗短柄草白粉病基因与已知的植物MLO白粉病基因的比对 利用BioXM 2.6软件将二穗短柄草候选的MLO型白粉病基因和拟南芥、番茄、豌豆、大麦的MLO白粉病基因的氨基酸序列转换成Fasta格式的文件，将这些文件导入BioEdit7. O软件，运用此软件中Clustal软件进行多序列比对，揭示候选白粉病基因重要氨基酸残基及区域的保守性。从而进一步鉴定二穗短柄草白粉病基因(图3)。本专利技术的积极效果 O缩短了二穗短柄草白粉病基因挖掘周期，有利于白粉病基因的快速鉴定。采用常规方法(图位克隆、转座子标签等)挖掘抗白粉病基因不仅耗时本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.二穗短柄草抗白粉病基因，其特征在于选自下列I个基因 基因编号Bradilg76500 氨基酸序列MAGPAVGRELPQTPTffAVAVVCLVMILLSLALEHALHKLGHffFQKRQKKAVAEALEKIKAELMLMGFISLLLTVGQTPISKICISKEAGSVMLPCKLSVAAEDADDEGKDNGRRRLLWFQEEIHRRFLAAAPGVDPCASQGKVALMSASSMHQLHIFIFVLAVFHVFYSVTTMALGRLKMKKWKKWESETTSLEYQFANDPSRFRFTHQTSFVKRHMGLSSTPGVRWIVAFFRQFFGSVTKVDYLTMRQGFINAHLSQNSKFDFHKYIKRSLEDDFKVVVGISLPLWFVAVLTLFLDINGIYTLIWISFVPFVILLLVGTKLEIVIMEMAQEIQDRASVIKGAPVVEPSNKFFWFKRPDWVLFLIHLTLFQNAFQMAHFVWALFTPGLKKCYHQNMGLSIMKVVVGVALQVLCSYITFPLYALVTQMGSNMKRAIFDEQTAKALTNWRNTAREKKKTRDADAFMAQMIGDATPSQGSSPVHLLHKNRMRSEDPQSIPTSPRAEHEAMDMYPVAQVVHTSHPHPPHRLDPSDRRRSASSSALDTDIASADFSFSMQR 核苷酸序列ATGGCGGGGCCGGCGGTAGGGCGGGAGCTGCCGCAGACGCCGACGTGGGCGGTGGCGGTCGTCTGCCTCGTCATGATACTCCTCTCCCTCGCCTTGGAGCACGCGCTCCACAAGCTCGGCCATTGGTTCCAGAAGCGGCAGAAGAAGGCCGTGGCCGAGGCGCTCGAGAAGATCAAAGCAGAGCTGATGCTGATGGGTTTCATTTCCCTGCTCCTCACCGTGGGGCAAACGCCAATCTCCAAGATATGCATCTCCAAGGAGGCCGGCAGCGTCATGCTACCGTGCAAGCTGTCAGTGGCAGCCGAGGACGCCGACGACGAAGGCAAGGACAACGGCCGCCGGAGGCTACTCTGGTTCCAGGAAGAAATCCACCGTCGGTTCTTGGCCGCCGCGCCCGGAGTTGACCCCTGTGCGAGCCAGGGCAAGGTGGCGCTGATGTCTGCAAGCAGCATGCACCAGCTGCACATATTCATCTTCGTGCTCGCCGTCTTCCATGTCTTCTACAGCGTCACCACCATGGCTCTAGGGCGTCTCAAGATGAAGAAATGGAAGAAATGGGAGTCGGAGACAAC...
【专利技术属性】
技术研发人员：钱孝英，
申请(专利权)人：常熟市支塘镇新盛技术咨询服务有限公司，
类型：发明
国别省市：
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