普通菜豆基因組學(xué)及抗炭疽病遺傳研究進(jìn)展陳明麗，王蘭芬，趙曉彥，王述民(中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院作物科學(xué)研究所，北京100081)摘要：普通菜豆是重要的食用豆類之一，在世界各大洲普遍種植。近年來，普通菜豆在遺傳圖譜構(gòu)建、新標(biāo)記開發(fā)與利用、抗性基因定位以及比較基因組學(xué)等方面取得了很大進(jìn)展。遺傳連鎖圖譜的構(gòu)建是基因定位與克隆的基礎(chǔ)，是遺傳研究中的重要內(nèi)容；利用分子連鎖圖譜鑒定、標(biāo)記和定位抗病基因?qū)⒃诜N質(zhì)改良和分子標(biāo)記輔助育種方面發(fā)揮重要作用。豆科植物比較基因組學(xué)的研究成果為菜豆遺傳連鎖圖譜的發(fā)展提供了新的思路。本文從普通菜豆遺傳連鎖圖譜的獲得、普通菜豆與大豆同線性比較以及抗炭疽病基因定位等方面進(jìn)行了綜述，以期為普通菜豆遺傳改良和抗病育種提供參考。關(guān)鍵詞：普通菜豆；遺傳連鎖圖；同線性比較；抗菜豆炭疽病CurrentResearchProgress(PhaseolusvulgarisL.)InAnthracnoseResistantGeneticsandGenomicsonCommonBeanCHENMing-li,WANGLan-fen,ZHAOXiao-yan,WANGShu-min（InstituteofCropSciences,ChineseAcademyofAgriculturalSciences,Beijing100081）Abstract:Commonbeanisoneofthemostimportantfoodlegume,andisgrowninallpartsoftheworld.Inrecentyears,ithasmadegreatachievementsingeneticmapconstruction,developmentandutilizationofnewmarkers,resistancegenemappingandcomparativegenomicsofcommonbean.Molecularlinkagemapsareanimportanttoolforgenediscoveryandcloning.Detectingresistancegenebylinkagemapscanbeusedinmaker-assistant-selectedandimprovementofcommonbean.Legumecomparativegenomicsresearchprovidedanewwayofdeveloppinggeneticlinkagemap.Thispapergivesanoverviewofprogressofcommonbeangeneticlinkagemaps,syntenymappingbetweencommonbeanandsoybeanandgenemappingforanthracnoseresistanceastoprovidesomenewreferenceforgenomeresearchandmolecularbreedingincommonbean.Keywords:Commonbean;Geneticlinkagemaps;Syntenycomparative;Anthracnoseresistance收稿日期：修回日期：基金項(xiàng)目：食用豆產(chǎn)業(yè)體系（CARS-09）.農(nóng)作物種質(zhì)資源保護(hù)與利用專項(xiàng)作者簡介：陳明麗，碩士研究生，研究方向?yàn)槠胀ú硕箍固烤也』蚍肿訕?biāo)記。E-mail:sscmlss.cool@通訊作者：王述民，研究員，普通菜豆種質(zhì)資源抗性遺傳與生理研究.E-mail:smwang@普通菜豆作為重要的食用豆類作物之一，在人類生活中起重要作用，于15世紀(jì)從美洲引入中國。普通菜豆具有極高的營養(yǎng)價(jià)值，子粒含蛋白質(zhì)17%~23%，脂肪1.3%~2.6%，碳水化合物56%~61%，還含有鈣、磷、鐵及各種維生素。普通菜豆在許多地區(qū)被用作主食，也用來制作豆沙和糕點(diǎn)，嫩豆可作蔬菜、制罐頭和快速冷凍，干子粒含有的植物血細(xì)胞凝集素[Phytoh(a)emagglutinin]具有醫(yī)用價(jià)值。普通菜豆在我國許多地區(qū)廣泛種植，但作為小宗作物，整體研究水平遠(yuǎn)落后于水稻、小麥、玉米、大豆等主要糧油作物。1普通菜豆及其起源普通菜豆（commonbean），學(xué)名PhaseolusvulgarisL.;中文別名有四季豆、蕓豆、飯豆；染色體2n=22。分類上屬豆科(Leguminosae)，蝶形花亞科（Papilionaceae），菜豆族（Phaseoleae），菜豆屬(Phaseolus)，菜豆種[1]。菜豆基因組較小，大約由450~650Mbp個堿基對組成[2]。從用途上主要分為兩類，即粒用菜豆和莢用菜豆。普通菜豆起源于兩個獨(dú)立的多樣性中心，第一個是位于秘魯南部、玻利維亞、阿根廷的“安第斯中心”，第二個是包括墨西哥、危地馬拉、巴拿馬、洪都拉斯、尼爪拉加、哥斯達(dá)黎加和哥倫比亞在內(nèi)的“中美中心”[3-7]。張曉艷等[8]通過對中國普通菜豆形態(tài)、蛋白及分子水平的研究分析指出，中國是普通菜豆次級起源中心。2普通菜豆遺傳連鎖圖譜的研究進(jìn)展構(gòu)建遺傳連鎖圖譜是基因定位與克隆的基礎(chǔ)，是遺傳研究中的重要內(nèi)容。目前已經(jīng)構(gòu)建了一些普通菜豆遺傳連鎖圖譜，國外開發(fā)了大量的普通菜豆分子標(biāo)記，包括不同經(jīng)濟(jì)性狀、生物和非生物脅迫抗性相關(guān)的分子標(biāo)記，并利用RAPD、AFLP和RFLP等分子標(biāo)記將這些基因定位在連鎖圖譜上。表1是6張近幾年構(gòu)建的普通菜豆遺傳連鎖圖譜。表1普通菜豆遺傳連鎖圖譜Table1Geneticlinkagemapsofcommonbean標(biāo)記類型Markers作圖群體Mappingpopulation群體大小Numberofpopulation圖譜密度Densityofgeneticlinkagemap參考文獻(xiàn)ReferenceRFLP----利用熒光原位雜交將連鎖群B1-B11和染色體對應(yīng)起來。PedrosaA,etal[9]RFLPSSR中美地方品種DOR364與安第斯品種G19833雜交F9重組自交系群體87150個SSR標(biāo)記,圖譜長度為1720cM,標(biāo)記間的平均距離為19.5cM,分11BlairMW,etal[10]RAPDSCAR西班牙地方品種Andecha（起源于安第斯基因庫）與中美品種A252雜交F2群體85197個標(biāo)記(其中有152個RAPD標(biāo)記，12個SCAR標(biāo)記，1個形態(tài)學(xué)標(biāo)記和32個RFLP標(biāo)記)構(gòu)建菜豆連鎖圖譜。圖譜覆蓋約1401.9cM，平均每個標(biāo)記間的距離是7.1cM。CristinaRodríguez-Suárezetal[11]SSRSCAR哥倫比亞栽培品種ICA與野生種G24404雜交BC2F3:5157構(gòu)建11個連鎖群，平均每個標(biāo)記間的距離是10.4cM。BlairMW,etal[12]EST-SSRRGAAFLP中美品種BAT939與安第斯地方品種JaloEEP558雜交F8重組自交群體78261個標(biāo)記,圖譜長度為1259cM,標(biāo)記間的平均距離為3.0cM,分11個連鎖群。LuizRicardoHanai,etal[13]CAPsdCAPsRAPD中美品種BAT939與安第斯地方品種JaloEEP558雜交F8重組自交群體75272個標(biāo)記，圖譜長度1545cM。McConnellM,etal[14]3普通菜豆與其他豆類的同線性比較研究植物比較基因組學(xué)是從比較不同植物的遺傳連鎖圖譜開始的。植物基因組研究一般首先從模式生物入手，近年來國際上以蒺藜苜蓿作為豆科基因組研究模式植物開展了大量研究。蒺藜苜蓿基因組大小約為470Mbp，與普通菜豆、豌豆、綠豆等基因組大小相近。蒺藜苜蓿與豌豆有非常高的共線性關(guān)系,普通菜豆和大豆在宏線性水平和微線性水平也有較高的共線性關(guān)系,是豆科作物比較基因組研究的好材料[15]。研究表明，許多植物之間都存在同線性現(xiàn)象。最早研究植物間的同線性是基于RFLP標(biāo)記的宏觀比較。通常情況下近緣物種的分子標(biāo)記序列十分保守，只有發(fā)生同臂倒位時(shí)標(biāo)記的序列才會發(fā)生改變。物種間的宏同線性和微同線性是比較基因組研究的主要內(nèi)容。宏同線性通常是指通過利用共同的DNA標(biāo)記進(jìn)行比較遺傳作圖，或者用同源序列的計(jì)算機(jī)數(shù)據(jù)綜合分析作圖，獲得物種間保守基因的排列順序。微同線性通常指的是在一個很短的已經(jīng)在DNA跨疊群上被確定的序列上的保守基因含量和順序。到目前為止幾乎所有種間微同線性的報(bào)道是基于數(shù)量有限的特定區(qū)域的比較來研究的，該結(jié)論也可能從某一點(diǎn)擴(kuò)展到全基因組，因?yàn)榛蚪M的微觀結(jié)構(gòu)在不斷的變化，保守程度也隨基因組片段不同而改變[16]。目前，已有一些基于有限標(biāo)記的普通菜豆和大豆基因組比較研究。Boutin等[17]對菜豆屬和大豆屬比較后發(fā)現(xiàn)，普通菜豆基于RFLP標(biāo)記的圖譜和大豆有較大范圍的重疊，顯現(xiàn)其共線性的平均長度為37cM，有個別的超過100cM。相比之下，綠豆與大豆之間的共線性顯示，其保守片段長度短的多、分散的多，平均在12～13cM之間，并且存在大量的基因組重排現(xiàn)象。一些綠豆的連鎖群似乎嵌合了普通菜豆的幾個連鎖群上的片段。Hougaard等[18]利用菜豆錨定引物將菜豆、百脈根、蒺藜苜蓿和花生同線性區(qū)域連接起來，利用生物信息學(xué)方法結(jié)合特定高保守外顯子的PCR引物，鑒別比較錨定序列示蹤位點(diǎn)（CATs），利用派生錨定標(biāo)記界定同源基因連鎖位置。其中104個代表單拷貝基因的新位點(diǎn)被添加到菜豆已有圖譜中，通過比對這些新的豆科錨定引物位點(diǎn)與遺傳連鎖圖譜關(guān)系，發(fā)現(xiàn)菜豆與百脈根和苜蓿之間存在較高的宏同線性關(guān)系。普通菜豆和大豆都是非常重要的豆科植物，確定普通菜豆與大豆之間的同線性關(guān)系，將為普通菜豆基因組研究提供基礎(chǔ)，并有利于鑒定普通菜豆的某些重要農(nóng)藝性狀。McClean等[19]對普通菜豆和大豆進(jìn)行同線性定位研究，將普通菜豆遺傳轉(zhuǎn)錄位點(diǎn)定位在大豆擬染色體1.01組合群上。普通菜豆一個基因座對應(yīng)兩個大豆基因座位點(diǎn)，例如菜豆第一連鎖群上某一位點(diǎn)區(qū)域同時(shí)對應(yīng)大豆14染色體一段區(qū)域和17染色體一段區(qū)域，該結(jié)果與大豆多倍性復(fù)制相一致。普通菜豆與大豆共有55個同線性區(qū)域，每個同線性區(qū)域片段在普通菜豆遺傳圖譜中長度平均約32cM。大豆物理圖譜平均長度約4.9Mb，同時(shí)將同線性座位區(qū)域定位在大豆20條擬染色體上。普通菜豆遺傳圖距與大豆物理圖距比率約120Kb/cM。此外，用同線性位點(diǎn)的共有標(biāo)記將約15000個EST(expressedsequencetag)的重疊序列和單序列定位在普通菜豆圖譜上。Geffroy等[20]在安第斯品種JaloEEP558中發(fā)現(xiàn)抗炭疽病基因Co-x，并將該基因定位在B1連鎖群末端，Co-x基因與RFLP標(biāo)記Bng173、Bng171、Bng122連鎖，并用這三個標(biāo)記加密大豆抗包囊線蟲基因rhy1，這表明菜豆基因組內(nèi)抗炭疽病基因序列與大豆基因組內(nèi)抗包囊線蟲基因序列具有同線性區(qū)域。許多植物基因組間抗病基因序列普遍存在同線性現(xiàn)象，特別是在茄科植物中。研究還發(fā)現(xiàn)，谷類作物中抗病基因序列在同線性區(qū)域中，一般會發(fā)生重新組合現(xiàn)象。4普通菜豆抗炭疽病基因研究普通菜豆主要病害有炭疽?。–olletotrichumlindemuthianum）、普通花葉病毒病、黃花葉病毒病、根腐?。‵usariumsolani）、銹病（Uromycesappendiculatus）、角斑?。≒haeoisariopsisgriseola）、枯萎?。‵usariumf.sp.Phaseolioxysporum）、細(xì)菌性疫病（Xanthomonasphaseoli）等。主要蟲害為蚜蟲、白粉虱（Trialeuredesvaporariorum）、菜豆象（Callosobruchuschinensis）等[21]。目前菜豆抗病研究越來越多地借助分子生物學(xué)技術(shù)進(jìn)行。4.1普通菜豆中與抗性基因相關(guān)的分子標(biāo)記最早在菜豆抗炭疽病基因定位中，主要應(yīng)用的分子標(biāo)記包括隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性（RAPD）、限制性片段長度多態(tài)性（RFLP）、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性（AFLP）和序列特異擴(kuò)增區(qū)域（SCAR）[22-23]。近幾年人們開始尋找新的分子標(biāo)記，SSR標(biāo)記目前被廣泛應(yīng)用于資源鑒定、連鎖圖繪制及目標(biāo)性狀基因的標(biāo)記等研究上。SSR標(biāo)記多態(tài)性豐富、重復(fù)性好，遺傳上呈共顯性，而且操作簡單，易于實(shí)現(xiàn)自動化[24-25]。目前國外利用表達(dá)序列標(biāo)簽(EST)及基因文庫等方法開發(fā)了許多普通菜豆SSR引物，其中已有280多對SSR引物定位在菜豆11個連鎖群上[26-28]；TRAP(targetedregionamplifiedpolymorphism)也是一種新的標(biāo)記系統(tǒng)，是用表達(dá)序列信息和分子生物學(xué)方法合成的標(biāo)記，這些標(biāo)記在目的候補(bǔ)基因附近。從菊科數(shù)據(jù)庫中獲取與抗性相關(guān)的EST序列或從普通菜豆中獲取抗性基因類似物序列（RGA），以固定EST和RGA序列擴(kuò)增獲得TRAP標(biāo)記[29]。Miklas等[30]用17個TRAP標(biāo)記，以組合BAT93/JaloEEP558的F2為作圖群體，將菜豆中的抗性基因定位在11個連鎖群上，其中包括抗炭疽病基因和抗枯萎病基因,主要分布在B4、B7、B8和B11連鎖群上（表2）。表2與菜豆抗性基因相關(guān)的TRAP標(biāo)記Table2TRAPmarkersofcommonbeanresistancegenesTRAP標(biāo)記TRAPmarker連鎖群Linkagegroup抗性基因ResistancegenesPM3b.78,NG1.0385B1Co-1,Co-x,Co-w,Ur-9PM1.45B2I,Pse-3,Co-uNG1.365B3bc-12PM3b.475B4Co-10,Co-(Rvi),Ur-OuroNegroNG1.391,NG1.122B4Co-9,Co-3,Co-y,Co-z,Ur-5,Ur-Dorado,Pse-1PM3b.606B6Ur-4PM2b.216B7Bct,Co-vPM1.522B8Ur-13,Phg-2NG3.81B11Ur-6NG3.325,PM2b.570,PM3a.366,PM2b.852B11Ur-7,Ur-BAC6NG1.514,PM4.719B11Co-2,Ur-3,Ur-11,Ur-Dorado4.2普通菜豆抗炭疽病基因研究進(jìn)展目前對菜豆抗炭疽病的研究比較深入，已知的17個菜豆抗炭疽病基因中絕大多數(shù)已經(jīng)找到與抗病基因相連鎖的標(biāo)記，這些標(biāo)記主要是RAPD或SCAR標(biāo)記（表3）。10個基因（Co-1,Co-2,Co-3/Co-9,Co-42,Co-5,Co-6,Co-7,Co-10,Co-11,Co-F2533）已被確立為獨(dú)立顯性基因，Co-1基因有4個等位基因（Co-12，Co-13，Co-14，Co-15）,Co-4基因有2個等位基因（Co-42，Co-43）[31-37]，Co-3/Co-9為等位基因， co-8為隱性基因,除Co-7、co-8和Co-11尚未定位外,其余的基因分別被定位在B1、B4、B7、B8和B11連鎖群上。Co-2是最早開發(fā)出分子標(biāo)記的位點(diǎn)，與Co-2連鎖的有3個RAPD標(biāo)記，考慮到RAPD標(biāo)記擴(kuò)增難度大及不穩(wěn)定性，將其中的ROH20450轉(zhuǎn)化為SCAR標(biāo)記SCH20[38-41]。安第斯地方品種JaloVermelho是重要的抗病材料。Goncalves-Vidigal等[42]在該品種中發(fā)現(xiàn)抗炭疽病基因，并對該基因進(jìn)行等位性鑒定，證明了該基因是一個新的安第斯抗炭疽病基因,對小種23、55、89和453的抗性是由獨(dú)立的顯性單基因控制的,該基因命名為Co-12。Goncalves-Vidigal等[43]利用新的菜豆材料JaloListrasPretas（JLP）/Mexico222和JLP/Cornell49242兩個組合的雜交F2群體，對炭疽菌小種9、64、65和73進(jìn)行抗性鑒定，結(jié)果表明，JLP中含有新的抗炭疽病基因，并命名為Co-13。1992年，Eennetzen和Hulbert[44]提出了一種假說，病原菌分離物的數(shù)量決定抗病基因的數(shù)量?；谠摷僬f，Geffroy等[20](2008)分別利用7個已有的菜豆炭疽菌株系，對安第斯基因庫品種JaloEEP558和中美基因庫品種BAT93雜交RIL群體進(jìn)行接種鑒定，研究了普通菜豆中美基因庫育成品種BAT93中的候選基因序列，并定位了3個抗炭疽病基因（Co-x,Co-w,Co-u）。BAT93中抗炭疽病基因Co-u定位在B2連鎖群末端，與控制大豆花葉病毒，馬鈴薯病毒和豇豆花葉病毒的I抗性基因位點(diǎn)鄰近，Co-x和Co-w基因是緊密連鎖的兩個基因，存在于安第斯品種JaloEEP558中，定位在B1連鎖群末端。目前在13個抗炭疽病基因中只有Co-1、Co-12Co-x、Co-w和Co-13起源于安第斯基因庫（A）,其余起源于中美基因庫（MA）。表3普通菜豆抗炭疽病基因Table3Resistancegenesofcommonbean菜豆基因型抗病基因分子標(biāo)記連鎖群基因來源BeangenotypesResistantgenesMolecularMakersLinkagegroupGenepoolMDRKCo-1RAPDB1AKaboonCo-12--B1APerryMarrowCo-13--B1AAND277Co-14--B1AWidusaCo-15--B1AJaloVermelhoCo-12----AJLPCo-13----ACornell49242Co-2SCARB11MAMexico222Co-3--B4MATOCo-4SCARB8MAG2333Co-42,--B8MAPI207262Co-43--B8MAMSU7-1；TU;G2333Co-5SCARB6MAAB136Co-6SCARB7MAMSU7-1;G2333Co-7----MAAB136co-8RAPD--MABAT93;PI207262Co-9SCARB4MAOuroNegroCo-10SCARB4MAMicheliteCo-11--MA“--”為不詳.“--”indicatedunknown.4.3普通菜豆抗炭疽病基因的特點(diǎn)普通菜豆抗炭疽病基因通過基因簇內(nèi)部重組[45]，可實(shí)現(xiàn)小種特異性抗病基因聚合。CristinaRodríguez-Suárez等[46]2007年以菜豆品種Mexico222（抗生理小種19、31和38）和Widusa（抗生理小種38、65、73、102和449）配置雜交組合，分析菜豆品種對炭疽菌生理小種19、31、38、65、73、102和449的抗性。利用與抗BGMV基因bgm-1和抗炭疽病基因Co-3/Co-9連鎖的SCAR標(biāo)記SW12、與抗炭疽病基因Co-3/Co-9連鎖的RAPD標(biāo)記OAH18以及被定位在B4連鎖群上SSR標(biāo)記PV-ctt001鑒定兩個菜豆品種中的抗病基因。結(jié)果表明，親本Mexico222對炭疽菌小種19、31、和38的抗性是由單顯性小種特異基因控制的，這些基因在B4染色體上聚集成簇，與分子標(biāo)記OAH18、SW12和PV-ctt001緊密連鎖。親本W(wǎng)idusa對炭疽菌生理小種65、73、102和449的抗性是由代表不同單倍型的顯性基因控制的，該基因同屬Co-3/Co-9基因簇。菜豆品種Widusa對小種38的特異抗性與獨(dú)立于Co-3/Co-9群上（可能在Co-1位點(diǎn)）一個單顯性基因相關(guān)聯(lián)，同屬Co-3/Co-9基因簇并將Co-3基因定位在兩個標(biāo)記OAH18和SW12之間。研究表明，絕大多數(shù)編碼NBS-LRR蛋白的抗性基因與病原菌多樣性相關(guān)，而且NBS-LRR序列一般是聚集成簇的，2006年Vallejos[47]報(bào)道了在I位點(diǎn)存在復(fù)雜的TIB-NBS-LRR基因家族。其中一條序列可能決定對病毒的抗性，另一條序列可能與炭疽病抗性相關(guān)。在菜豆B4連鎖群上的抗病基因簇序列中，11條NBS-LRR序列定位在150Kb以內(nèi)，在基因Co-9和Co-y附近有20條NBS-LRR序列，也驗(yàn)證B4連鎖群上的抗病基因緊密連鎖并聚集成簇。普通菜豆抗炭疽病基因與其他抗性基因相關(guān)聯(lián)。以往研究表明Co-14和Phg-1基因能分別對普通菜豆炭疽病和葉角斑病產(chǎn)生抗性，它們均是在AND277四季豆中發(fā)現(xiàn)的。巴西Maringá大學(xué)科學(xué)家Goncalves-Vidigal等[48]通過對比AND277二代品種和Ruda、OuraNegro這兩個易感品種，分析了兩種抗性基因的關(guān)聯(lián)情況。研究表明，使作物對ANT（炭疽?。┖虯LS（葉角斑?。┊a(chǎn)生抗性的是一個單顯性基因，并且Co-14和Phg-1之間有緊密連鎖聯(lián)系，鑒定出了CV542017和TGA1.1這兩個有效標(biāo)記，為深入研究這兩個抗性基因提供了方便。5討論與展望5.1普通菜豆遺傳連鎖圖構(gòu)建中存在的問題及解決途徑普通菜豆是小宗作物，其研究相對落后，由于菜豆基因組未測序，尚未建立完整的菜豆標(biāo)記遺傳連鎖圖譜。因此，每個標(biāo)記之間的遺傳距離尚不明確，如將已在連鎖圖上定位的標(biāo)記進(jìn)行歸納整合，可以為抗病基因定位提供參考。普通菜豆已知的和定位的標(biāo)記較少，且多數(shù)為RAPD、AFLP和SCAR標(biāo)記。RAPD標(biāo)記不能區(qū)分雜合基因型和純合基因型，信息度低、重復(fù)性差；AFLP標(biāo)記步驟繁瑣，重復(fù)性差；SCAR標(biāo)記是在RAPD標(biāo)記基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，需要先做RAPD分析。近幾年，SSR標(biāo)記廣泛應(yīng)用于菜豆抗病研究，但目前僅有約240對已定位的SSR標(biāo)記，而且在親本中有穩(wěn)定多態(tài)性的標(biāo)記數(shù)量更少，從而導(dǎo)致抗病基因定位和發(fā)掘進(jìn)展緩慢。因此，開發(fā)新的SSR引物或嘗試其他標(biāo)記（如TRAP和SRAP標(biāo)記）是目前解決困難的方法之一。5.2豆科比較基因組學(xué)在普通菜豆遺傳研究和基因定位方面的應(yīng)用比較基因組學(xué)的研究為揭示作物基因結(jié)構(gòu)和功能提供了捷徑。種內(nèi)的比較基因組學(xué)主要涉及個體或群體基因組內(nèi)諸如SNP、CNP等變異和多態(tài)現(xiàn)象，種間的比較基因組學(xué)主要揭示物種間在基因組結(jié)構(gòu)上的差異，解析基因功能，探索物種進(jìn)化關(guān)系，將小基因組的相關(guān)信息轉(zhuǎn)移到大的基因組中,精確定位和分離克隆基因。通過分析普通菜豆與擬南芥部分或全部基因序列的保守程度，就可以利用擬南芥基因組之間編碼順序上和結(jié)構(gòu)上的同源性，分析擬南芥的序列信息，從而獲得菜豆基因組中的相關(guān)序列，進(jìn)而揭示菜豆基因的潛在功能，闡明物種進(jìn)化關(guān)系及基因組的內(nèi)在結(jié)構(gòu)。5.3普通菜豆抗炭疽病基因發(fā)掘途徑我國菜豆種植區(qū)生態(tài)類型豐富，從北緯22°～50°，海拔50～3000m都有菜豆種植。在各種類型的生態(tài)區(qū)中，寄主和病原菌經(jīng)長期的協(xié)同進(jìn)化，寄主的抗病基因和病原菌的致病基因都在向多樣化發(fā)展，以便求得各自的穩(wěn)定生存。國內(nèi)菜豆炭疽菌小種分化速度快，致病小種多，研究表明，在中國地區(qū)81號小種致病性最強(qiáng)[49]。目前研究發(fā)現(xiàn)了17個菜豆抗炭疽病基因,其中16個抗病基因是由國外研究發(fā)現(xiàn)，王坤等[50]在國內(nèi)菜豆高抗材料F2533中發(fā)現(xiàn)1個抗炭疽病基因，但沒有對該基因進(jìn)行嚴(yán)格的等位性鑒定。國內(nèi)外學(xué)者主要通過三種方法發(fā)掘菜豆抗炭疽病基因，一是通過與抗病基因連鎖的分子標(biāo)記定位抗病基因，絕大多數(shù)抗病基因都是依賴分子標(biāo)記進(jìn)行定位的；二是利用基因組學(xué)方法發(fā)現(xiàn)抗病基因。研究認(rèn)為，抗病基因所編碼的蛋白序列表現(xiàn)出特定的保守結(jié)構(gòu)域，氨基末端具有核糖體結(jié)合位點(diǎn)（NBS），羧基末端富含亮氨酸重復(fù)序列(LRR)，能夠編碼該特異蛋白的基因稱為功能抗性基因，許多單子葉植物和雙子葉植物中都有功能抗性基因。植物中的功能抗性基因能夠抑制病原菌（真菌，細(xì)菌，病毒）和害蟲（線蟲，卵蟲和昆蟲）的發(fā)生，因此，NBS-LRR序列被認(rèn)為是植物抗病的核心序列。目前已分離出擬南芥基因組序列中有149條NBS-LRR序列，水稻基因組序列包含297條NBS-LRR序列，這些結(jié)果證明了在許多植物基因組中存在大量的NBS-LRR序列。但是絕大多數(shù)NBS-LRR序列的功能是未知的，例如擬南芥中，已知抗性功能的NBS-LRR序列不足15條。這主要是因?yàn)槿鄙倥c抗性基因相互作用的特異病原菌株系?？梢岳貌煌魑镩g的NBS-LRR序列挖掘抗性基因；三是利用等位性鑒定方法發(fā)現(xiàn)新的抗炭疽病基因。利用品種與含抗炭疽病基因的寄主雜交，對雜交后代群體接菌進(jìn)行遺傳分析，確定品種中是否含有新的抗病基因，抗病基因Co-12，Co-13就是通過等位性鑒定方法獲得的。通過該方法獲得的抗病基因無疑是新基因，但卻不能將基因定位在遺傳圖譜上。參考文獻(xiàn)[1]鄭卓杰，王述民，宗緒曉，等.中國食用豆類學(xué)[M].北京：中國農(nóng)業(yè)出版社，1995[2]BennettMD,LeitchIJ.NuclearDNAamountsinangiosperms[J].AnnBot,1995,76:113-176[3]GeptsP,OsbornTC,RashkaK,et,al.Phaseolin-proteinvariabilityinwildformsandlandracesofcommo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