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辣椒(jiao)疫霉病（包括葉霉病(bing)、根(gen)腐病(bing)、莖腐病(bing)以及果腐病(bing)）是(shi)由辣(la)椒(jiao)疫霉菌(Phytopahthora capsici)引起的(de)(de)(de)(de)一種(zhong)嚴重(zhong)的(de)(de)(de)(de)全(quan)(quan)球(qiu)性(xing)病(bing)害(hai)。該病(bing)害(hai)每年造(zao)成全(quan)(quan)球(qiu)損失超過一億美元，其病(bing)原體可以在幾天內迅速(su)擴(kuo)散(san)至(zhi)全(quan)(quan)田(tian)造(zao)成絕收(shou)。不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)辣椒(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)疫(yi)霉(mei)病(bing)病(bing)癥具有(you)病(bing)原菌侵染(ran)(ran)部位(wei)和生理(li)小(xiao)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)特(te)異性(xing)，因(yin)(yin)此，辣椒(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)疫(yi)霉(mei)病(bing)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)育種(zhong)需(xu)要挖掘一系列針對不(bu)同(tong)病(bing)癥和生理(li)小(xiao)種(zhong)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)基因(yin)(yin)，這增加了(le)辣椒(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)疫(yi)霉(mei)病(bing)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)育種(zhong)的(de)(de)(de)(de)復雜性(xing)。前人的(de)(de)(de)(de)研究中，辣椒(jiao)(jiao)(jiao)(jiao)疫(yi)霉(mei)病(bing)的(de)(de)(de)(de)抗(kang)(kang)(kang)性(xing)遺傳基礎既有(you)數(shu)量(liang)基因(yin)(yin)又(you)有(you)質(zhi)量(liang)基因(yin)(yin)，12條染(ran)(ran)色(se)體上均有(you)分布。站在育種(zhong)的角度，具有抗性資(zi)源和病原菌小種(zhong)特異(yi)的分子標記(ji)更適合于(yu)辣椒疫霉病抗性分子標記(ji)輔助回交改良。

近日，中國農業科學院蔬菜花卉研究所的研究團隊在《Molecular Breeding》在線發表了題為Development and validation of KASP markers for resistance to Phytophthora capsici in Capsicum annuum L的研究論文，介紹了研究團隊基于GWAS分(fen)析(xi)的(de)結果開發(fa)新型辣椒疫霉病抗性KASP分(fen)子標記(ji)并進行驗證(zheng)，用于分(fen)子標記(ji)輔助選擇育種實踐。

圖1 辣椒疫霉病抗性位點GWAS分析結果(guo)

研(yan)究團隊利(li)用一個(ge)包含53個(ge)抗(kang)病材料和188個(ge)感病材料的自(zi)然(ran)群體(ti)開展GWAS分析(xi)，通過重測序獲得基因型(xing)數據，平均測序深度約(yue)為8倍，總(zong)共篩(shai)選到(dao)3,329,373個(ge)SNP標(biao)記。GWAS分析(xi)結果顯示，5號(hao)染色體(ti)上有一個(ge)顯著(zhu)相關(guan)的區段(duan)，總(zong)共有398個(ge)SNP與抗(kang)性顯著(zhu)相關(guan)（如圖(tu)1所示）。在(zai)候選區段內，總共有(you)9個被(bei)功能注釋的(de)基因(yin)，其中最有(you)可能為(wei)候選基因(yin)的(de)為(wei)一個編碼LRR-RLK的(de)Capana05g000704基因(yin)。

圖(tu)2 KASP標記的基因分型結(jie)果

研究團隊(dui)總共挑(tiao)選了候選區段內(nei)的785個SNP用于開發(fa)KASP分子標記，成功設計了165對KASP標記引(yin)物，其中47對高質量的KASP標記引(yin)物用于測試，其(qi)中(zhong)在抗(kang)/感材(cai)料之間顯示(shi)有多(duo)態性的30個KASP標記被認為是與辣椒疫霉病抗(kang)性相關聯的。

圖3 PC83-163群體以及(ji)對照(zhao)材料的莖病斑表型

研(yan)究(jiu)團(tuan)隊選擇位于候選基因Capana05g000704編碼區的7個KASP標(biao)記用于GWAS群體(ti)的進一步驗證。這些KASP標記在群體中平(ping)均(jun)的預測準(zhun)確(que)率為(wei)82.7%，其中高(gao)抗材料中的預測準(zhun)確(que)率為(wei)66.7%，高(gao)感材料中的預測準(zhun)確(que)率為(wei)99.1%。

圖4 PC83-163群體以及(ji)對照材料的基因型與莖病(bing)斑(ban)長度鑒定(ding)結果

研究團(tuan)隊利用(yong)4個KASP標(biao)記(ji)（5-130、5-141、5-148和5-150）鑒定來(lai)源于PC83-163群體的(de)(de)42份材料的(de)(de)基因(yin)型，這4個標(biao)記(ji)分(fen)(fen)散在候選(xuan)基因(yin)Capana05g000704上。研究團(tuan)隊選(xuan)用(yong)CM334作為(wei)(wei)抗性(xing)對(dui)照(zhao)、Qiemen作為(wei)(wei)感病(bing)對(dui)照(zhao)。接種(zhong)后，CM334的(de)(de)莖病(bing)斑長度為(wei)(wei)0.43cm，而(er)Qiemen的(de)(de)莖病(bing)斑長度為(wei)(wei)8.38cm（如圖(tu)2、3a、4所(suo)示），大部(bu)分(fen)(fen)的(de)(de)PC83-163群體材料的(de)(de)抗性(xing)要比Qiemen強，莖病(bing)斑長度平均為(wei)(wei)5.14cm，分(fen)(fen)布為(wei)(wei)1.4cm至10.0cm（圖(tu)3b、4）。

綜(zong)上所述(shu)，研(yan)究(jiu)團隊針對辣椒(jiao)疫(yi)霉病開發了一套新型的KASP分子(zi)標記，并有潛(qian)力應(ying)用于辣椒(jiao)疫(yi)霉病抗性育種(zhong)。

—— 參考文獻(xian) ——

Zhang, Z., Cao, Y., Wang, Y, et al. . Molecular Breeding, 2023, 43, 20.

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為(wei)了縮短您(nin)的育(yu)(yu)種進程(cheng)，提(ti)高您(nin)的育(yu)(yu)種成功率，北大(da)荒(huang)墾豐種業-澤(ze)泉(quan)科技生物技術與表型服務(wu)中心將為(wei)您(nin)提(ti)供：分子標(biao)記(ji)開發(fa)與檢測(ce)服務+分子標(biao)記(ji)輔助選擇(ze)/回交(jiao)育種服務+高(gao)通量(liang)抗性表型鑒定的硬件和(he)服務方案(an)。

分子標記開發與檢測服(fu)務

根據(ju)目(mu)標DNA/基因序列(lie),可開(kai)發高(gao)效的(de)(de)分子標記（SNP-KASP、SSR等），并可實現單日最高(gao)一萬SSR數據(ju)點(dian)(dian)，以及數以十萬計的(de)(de)SNP數據(ju)點(dian)(dian)檢測。

圖523032201.jpg

SSR標記原理示意(yi)圖

圖623032201.jpg

SNP標記原理(li)示意圖

結果展示：

SSR-瓊脂糖電泳圖

SSR-毛細(xi)管電泳圖

SNP-基(ji)因(yin)分型圖

應用領域：

● 玉米、大豆(dou)、水稻(dao)等(deng)作物品種真實性鑒定	● 基因精細定位
● 玉米、大豆、水稻等作物品(pin)種一(yi)致性(xing)檢測(ce)	● 種(zhong)質資源分(fen)析(xi)
● 玉米、大(da)豆、水稻等作物品種純度檢測	● 分子標記輔助育(yu)種(zhong)

分子標記輔助(zhu)選擇/回交育種服務(wu)

利用分子標記輔助目標基因選(xuan)擇(ze)、背景選(xuan)擇(ze)和去連鎖選(xuan)擇(ze)，針對優良(liang)自交(jiao)系(xi)的(de)個別“短板”進(jin)行“定向”改良(liang)，回交(jiao)不(bu)超過(guo)3代，獲得與原自交(jiao)系(xi)一致或高度相似(si)的(de)新材料(liao)。

技術流程(cheng)：

圖1023032201.jpg

應用(yong)領域(yu)：水稻、玉米、大豆、小麥等(deng)作(zuo)物定向改(gai)良。

高通量抗性表型鑒定的硬件和服務方(fang)案(an)

植(zhi)物(wu)(wu)(wu)結構(gou)特征(zheng)性(xing)(xing)很強，具有(you)復雜的(de)(de)(de)三維結構(gou)。對(dui)自然界(jie)的(de)(de)(de)植(zhi)物(wu)(wu)(wu)形態及生(sheng)(sheng)長發育進(jin)行(xing)建(jian)模，有(you)利于(yu)探索植(zhi)物(wu)(wu)(wu)生(sheng)(sheng)長過程的(de)(de)(de)規律，同(tong)時(shi)還能在農業生(sheng)(sheng)產中(zhong)指導作(zuo)(zuo)物(wu)(wu)(wu)栽培、新(xin)品(pin)種(zhong)(zhong)選育及模擬農作(zuo)(zuo)物(wu)(wu)(wu)管理(li)。北大(da)荒墾豐種(zhong)(zhong)業-澤泉科(ke)技(ji)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)技(ji)術與表型(xing)服務(wu)(wu)中(zhong)心培養(yang)室內植(zhi)物(wu)(wu)(wu)，對(dui)其進(jin)行(xing) 3D 掃描(miao)成像，可構(gou)建(jian)三維點陣云(yun)圖，還可以(yi)通(tong)過可見光結合計(ji)算機視覺(jue)，可進(jin)行(xing)標準化(hua)非破壞性(xing)(xing)的(de)(de)(de)高通(tong)量(liang)(liang)分(fen)析。作(zuo)(zuo)物(wu)(wu)(wu)穗(sui)結構(gou)與種(zhong)(zhong)子(zi)性(xing)(xing)狀(zhuang)屬于(yu)多基因(yin)位點控制的(de)(de)(de)數(shu)量(liang)(liang)性(xing)(xing)狀(zhuang)，可間接(jie)反映(ying)產量(liang)(liang)潛力、種(zhong)(zhong)子(zi)的(de)(de)(de)活力和質量(liang)(liang)，研(yan)(yan)究穗(sui)結構(gou)與種(zhong)(zhong)子(zi)性(xing)(xing)狀(zhuang)，對(dui)于(yu)育種(zhong)(zhong)、種(zhong)(zhong)質資源研(yan)(yan)究具有(you)深遠意義。常規的(de)(de)(de)穗(sui)結構(gou)與種(zhong)(zhong)子(zi)性(xing)(xing)狀(zhuang)分(fen)析多采用(yong)人(ren)眼(yan)觀察、尺(chi)子(zi)測(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)方(fang)法，誤差大(da)，可實現的(de)(de)(de)參數(shu)少，可重(zhong)復性(xing)(xing)差。北大(da)荒墾豐種(zhong)(zhong)業-澤泉科(ke)技(ji)生(sheng)(sheng)物(wu)(wu)(wu)技(ji)術與表型(xing)服務(wu)(wu)中(zhong)心標準化(hua)無損的(de)(de)(de)高通(tong)量(liang)(liang)測(ce)量(liang)(liang)穗(sui)結構(gou)以(yi)及種(zhong)(zhong)子(zi)，大(da)大(da)提高了測(ce)量(liang)(liang)精度以(yi)及效(xiao)率。

溫室型(xing)高(gao)通量植物表型(xing)成像系(xi)統

實(shi)驗室植物表型成像系(xi)統

掃描(miao)得到(dao)的(de)植物 3D 點陣云圖

基于 Scanalyzer HTS 頂部可見光成像的包菜種子形態、大小篩選(xuan)

擬(ni)南芥(jie)對稱性分析

應用高通量(liang)表型平臺分(fen)析水(shui)分(fen)對黃瓜的影響(xiang)

橡膠幼(you)苗期(qi)表(biao)型分析

除了(le)數量(liang)性狀(zhuang)的(de)建(jian)模分(fen)析(xi)，北大荒墾豐種業-澤泉科技生(sheng)(sheng)物(wu)技術與表型(xing)服務(wu)中心還可以(yi)對(dui)(dui)植物(wu)質(zhi)量(liang)性狀(zhuang)進(jin)行表型(xing)信息學(xue)分(fen)析(xi)。通過對(dui)(dui)擬(ni)南芥、甜瓜、橡(xiang)膠(jiao)的(de)可見光頂(ding)部和(he)側面(mian)成像，可以(yi)分(fen)析(xi)頂(ding)部和(he)側面(mian)投影葉面(mian)積、緊湊度、圓度、生(sheng)(sheng)長速率、卡尺長度、株高(gao)、冠幅寬度、葉片顏色分(fen)布等形態(tai)參數。目前，平臺已針對(dui)(dui)小麥、水稻、玉米、黃瓜、番茄、辣椒、楊樹、丹參、擬(ni)南芥、煙草、蕎麥等多種植物(wu)進(jin)行表型(xing)服務(wu)，服務(wu)內容(rong)涉及脅迫生(sheng)(sheng)理，生(sheng)(sheng)長模型(xing)構建(jian)、生(sheng)(sheng)長勢評價等領域。

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