浙江大学：《作物学》课程教学资源（PPT讲稿）烟草基因组中NBS类抗性基因的分析

烟草基因组中NBS类抗性基 因的分析 专业作物学 答辩人冷晓东 指导教师樊龙江教授

烟草基因组中NBS类抗性基 因的分析 专 业 作 物 学 答 辩 人 冷 晓 东 指导教师 樊龙江教授

综 述 烟草是一种重要的经济作物,烟草行业一方面能够为国家 增加税收,同时对发展国民经济和满足人民生活需要,都 起了重大的作用 ·烟草作为模式植物,对于植物科学发展来说,无论是在基 础研究还是在应用方面都起了很大作用,尤其是在遗传、 育种、生理、生化以及采收后代谢方面。 烟草也是研究植物病原互作最好的模式作物之一。抗性基 因在植物与病原互作过程中,起到非常重要的作用。所以 对抗性基因的研究,无论对植物本身,还是对指导育种都 有非常重要的意义。 ·在烟草基因组测序的背景下,我们对烟草抗性基因进行了 些基础性的研究

综 述 • 烟草是一种重要的经济作物，烟草行业一方面能够为国家 增加税收，同时对发展国民经济和满足人民生活需要，都 起了重大的作用。 • 烟草作为模式植物，对于植物科学发展来说，无论是在基 础研究还是在应用方面都起了很大作用，尤其是在遗传、 育种、生理、生化以及采收后代谢方面。 • 烟草也是研究植物病原互作最好的模式作物之一。抗性基 因在植物与病原互作过程中，起到非常重要的作用。所以 对抗性基因的研究，无论对植物本身，还是对指导育种都 有非常重要的意义。 • 在烟草基因组测序的背景下，我们对烟草抗性基因进行了 一些基础性的研究

研究过程 烟草基因组的分析 (基于GI基因组序列) NBS类抗性基因的 生物信息学分析 烟草NBS类抗性基因 遗传多态性分析 NBS类抗性 与抗性基因连锁的 基因家族分析 SSR分子标记的开发

研究过程 烟草基因组的分析 (基于TGI基因组序列) NBS类抗性基因的 生物信息学分析 烟草NBS类抗性基因 遗传多态性分析 NBS类抗性 与抗性基因连锁的 基因家族分析 SSR分子标记的开发

关于TGI( obacco genome initiative http://tgi.ncsuedu/) 数据类型 条数平均长度|累计长度(Mb)占基因组比例 1,082,523 经甲基化筛选的克5fles) 隆序列 7385 164% 6822bp 16885+25023 未经筛选的克隆序|=49038 12.6+17.1=29.7 0.7% 列 746.2+6823bp BAC克隆末端序 1628 0.587 360.7bp 140.156 BAC序列 (93 BACS) 1019 2.3% 7269b 计 1,266,215 870.7 19.3%

关于TGI（Tobacco Genome Initiative http://tgi.ncsu.edu/） 数据类型 条数/平均长度 累计长度（Mb） 占基因组比例 经甲基化筛选的克 隆序列 1,082,523 (5 files) 682.2bp 738.5 16.4％ 未经筛选的克隆序 列 16885+25023 =41908 746.2+682.3bp 12.6+17.1=29.7 0.7% BAC克隆末端序列 1628 360.7bp 0.587 BAC序列 140,156 (93 BACs) 726.9bp 101.9 2.3％ 合计 1,266,215 870.7 19.3％

拼接去冗余后信息 数据类型 序列条数平均长度|数量(m点蒸因组漫盖功能基因|基因密度(个 经甲基化筛选的克 465433 隆序列 4584Mb410.2%|2387(181%) (包括BAC序列 5.10 984.9b 未经筛选的克隆序107713912100+129 <0.5% 20 0.87 9278+9261bp =229Mb 647 BAC克隆末端序列 0.28Mb 432.1bp 3,285(92BACs) BAC序列(5X覆盖) 3047.2bp 35.7contigs per BACS: /10.0Mb 0.2% 108.7kb per BAC 合计 494054 <4912Mb<10.9%<2408(<18.2%)

拼接去冗余后信息 数据类型 序列条数/平均长度 数量（Mb） 占基因组 比例 覆 盖 功 能 基 因 （比例）& 基因密度（个 /Mb） 经甲基化筛选的克 隆序列 465433 984.9bp <458.4Mb <10.2％ 2387（18.1％） （包括BAC序列） 5.10 未经筛选的克隆序 列 10777+13912 927.8+926.1bp 10.0+12.9 =22.9Mb <0.5% 20 0.87 BAC克隆末端序列 647 432.1bp 0.28Mb 1 BAC序列（5X覆盖） 3,285 (92BACs) 3047.2bp 35.7contigs per BACs; 108.7kb per BAC 10.0Mb 0.2％ / / 合计 494054 <491.2Mb <10.9% <2408(<18.2%)

所有数据来源 基因组序列:GI EST序列:TGI Genebank ESTobacco(European Sequencing of Tobacco Projecthttp://www.estobacco.info/) TAB(Transcriptome Analysis of BY-2 http://mrg.pscrikengojp/strc/

所有数据来源 基因组序列：TGI EST序列：TGI Genebank ESTobacco (European Sequencing of Tobacco Project http://www.estobacco.info/) TAB (Transcriptome Analysis of BY-2， http://mrg.psc.riken.go.jp/strc/)

RGA( Reistance gene analogue)的背景介绍 Representative gene Pto LZ/CC NBS LRR Mi/Prf TIR NBS LRR TM LRR Cf4/C/9 TM LRR PK Xa21

RGA（Reistance gene analogue）的背景介绍 I II III IV V PK LZ/CC NBS LRR TIR TM PK Pto Mi/Prf Xa21 Cf4/Cf9 NBS LRR N LRR TM LRR Representative gene

分析流程 已知的NBS抗 同源 清理 基因 性基因 序列 搜索 拼接 预测 系统 寻找 发育 结构 蛋白

分析流程 已知的NBS抗 性基因 同源 序列 搜索 清理 拼接 基因 预测 蛋白 预测 寻找 结构 域 系统 发育 树

已知的NBS类抗性基因 Class motif Plant Pathogen Avr gene CC NB-ARC LRR5 Q42484 thaliana syringae pv. tomato P4959 LZ-NBS-LRR TIR NB-ARC RPP1 Arabidopsis AAC72979, thaliana LZ-NBS-LRR CC NB-ARC LRR2 RPP8 Arabidops Peronospora AAC83165, LZ-NBS-LRR NB-ARC RPP1 Arabidopsis thaliana parasitica T51185 AAF42832 LZ-NBS-LRR NB-ARC LRR5 RPM Pseudomona avrB, avrRp CAA61131 syringae TIR-NBS- TR NB-ARC RPS4 Arabidopsis Pseudomonas avros CAB53785 LRR7 thaliana TIR-NBS- IR NB-ARC RPP5 Arabidopsi AAF08790 LRR9 thaliana parasitIca LZ- NBS- CC NB-ARC LRR4 RPS5 Arabidopsi Q8L3R3 LRR thaliana ningde, Perano NBS-LRR Bs2 Capsicum CAC32382, annuum tris amplest CC-NBS-LRR Mlal Hordeum vulgare Erysiphe gramin AAG37356 TIR-NBS- TIR NB-ARC L6 Linum Melampsora lini al6 Q40253 usitatissimum Q40254

已知的NBS类抗性基因 Class motif R gene Plant Pathigen Avr gene Accession LZ-NBS-LRR CC NB-ARC LRR5 RPS2 Arabidopsis thaliana Pseudomonas syringae pv.tomato & maculicola avrRpt2 Q42484， P49597 LZ-NBS-LRR TIR NB-ARC LRR9 RPP1 Arabidopsis thaliana Peranospora parasitica AAC72979， LZ-NBS-LRR CC NB-ARC LRR2 RPP8 Arabidopsis thaliana Peranospora parasitica AAC83165， LZ-NBS-LRR NB-ARC RPP1 3 Arabidopsis thaliana Peranospora parasitica Q9M667， T51185， AAF42832， LZ-NBS-LRR NB-ARC LRR5 RPM 1 Arabidopsis thaliana Pseudomonas syringae pv.maculitola avrB,avrRp ml CAA61131 TIR-NBS￾LRR TIR NB-ARC LRR7 RPS4 Arabidopsis thaliana Pseudomonas syringae avrRps4 CAB53785， TIR-NBS￾LRR TIR NB-ARC LRR9 RPP5 Arabidopsis thaliana Peranospora parasitica avrRp5 AAF08790 LZ- NBS￾LRR CC NB-ARC LRR4 RPS5 Arabidopsis thaliana Pseudomonas syringae,Peranospor a parasitica avrRphB Q8L3R3， NBS-LRR NB-ARC Bs2 Capsicum annuum Xanthomonas campestris pv.resicatoria avrBs2 CAC32382, CC-NBS-LRR Mla1 Hordeum vulgare Erysiphe graminis f.sp.hordei AAG37356 TIR-NBS￾LRR TIR NB-ARC L6 Linum usitatissimum Melampsora lini AL6 Q40253, Q40254

TIR-NBS TIR NB-ARC Linum Melampsora lini AM AAB47618 LRR5 LZ-NBS-LRR NB-ARC LRR3 Rx2 Tomato virus x PVX cAB56299 esculentum LZ-NBS-LRR NB-ARC Prf Lycopersicon Pseudomonas esculentum syringae pv. tomato LZ-NBS-LRR NB-ARC LRR2 unknown C67238 AAC67237 AAC32252 NBS-LRR CC NB-ARC 12C-1 Lycopersicon Fusarium oxysporum unknown AAB63274 LRR11 NBS-LRR NB-ARC V-5 Lycopers Tomato spotted silt AAG31013 virus(TSwv TIR NB-ARC N Nicotiana Tobacco masaic TMV Q40392 LR tabacum NBS-LRR CC NB-ARC Oryza sativa Xanthomonas avrO 048647 LRR10 NBS-LRR NB-ARC2 LRR2 Pib Oryza sativa ignaporthe grisea BAA76281 NBS-LRR -ta Oryza sativa AAK00132 NBS-LRR CC NB-ARC Cre3 Heterodera avenge AAC05834 LZ-NBS-LRR RPP4 AAM1846 LZ-NBS-LRR Pseudomonas Q39214 syringa CC-NBS-LRR Fusanum oxysporum AAD27815 f sp lycopersici race NBS-LRR 12C-2 Lycopersicon Fusarium oxysporum unknown AAB63275 12C-3 Lycopersicon Fusanum oxysporum unknown AAB63276 esculentum AAQ75745

TIR-NBS￾LRR TIR NB-ARC LRR5 M Linum usitatissimum Melampsora lini AM AAB47618 , LZ-NBS-LRR NB-ARC LRR3 Rx2 Lycopersicon esculentum Tomato virus X PVX CAB56299 , LZ-NBS-LRR NB-ARC Prf Lycopersicon esculentum Pseudomanas syringae pv.tomato avrPto AAC49408 LZ-NBS-LRR NB-ARC LRR2 Mi Lycopersicon esculentum Meloidogyne javanica unknown AAC67238 , AAC67237 , AAC32252 NBS-LRR CC NB-ARC LRR11 I2C-1 Lycopersicon esculentum Fusarium oxysporum unknown AAB63274 NBS-LRR NB-ARC Sw-5 Lycopersicon esculentum Tomato spotted silt virus(TSWV) AAG31013 TIR-NBS￾LRR TIR NB-ARC LRR8 N Nicotiana tabacum Tobacco Masaic Virus TMV Q40392 NBS-LRR CC NB-ARC LRR10 Xal Oryza sativa Xanthomonas oryzae pv.oryzae avrXoo O48647 NBS-LRR NB-ARC2 LRR2 Pib Oryza sativa Magnaporthe grisea BAA76281 , NBS-LRR NBS-LRR Pi-ta Oryza sativa Magnaporthe grisea AAK00132 NBS-LRR CC NB-ARC Cre3 Triticum aestivum Heterodera avenae AAC05834 LZ-NBS-LRR RPP4 Arabidopsis thaliana AAM1846 2 LZ-NBS-LRR RPM 1 Arabidopsis thaliana Pseudomonas syringae Q39214 CC-NBS-LRR I2 Lycopersicon esculentum Fusarium oxysporum f. sp. lycopersici race 2 AAD27815 NBS-LRR I2C-2 Lycopersicon esculentum Fusarium oxysporum unknown AAB63275 I2C-3 Lycopersicon esculentum Fusarium oxysporum unknown AAB63276 R Vigna mungo AAQ75745