CN108882690A - 白锈病抗性菊属植物 - Google Patents

Abstract

本发明涉及白锈病抗性菊属植物以及其种子、植物部分、植物细胞和子代。本发明还涉及用于鉴定白锈病抗性菊属植物的手段且特别是分子标志物。具体地，本发明涉及属于菊属的植物，所述植物抗白锈病且所述植物在其基因组中包含至少一个提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与以至少一个拷贝包含于抗性植物的基因组中并由SEQ ID No.2表示的核酸序列遗传连锁。优选地，本发明的植物在其基因组中包含另外的提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，该另外的提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与以至少一个拷贝包含于抗性植物的基因组中并由SEQ ID No.1表示的核酸序列遗传连锁。

Description

白锈病抗性菊属植物

描述

本发明涉及白锈病抗性菊属(Chrysanthemum)植物以及其种子、植物部分、植物细胞和子代。本发明还涉及用于鉴定白锈病抗性菊属植物的手段且特别是分子标志物。

菊花(Chrysanthemums)，也被称为菊花(chrysant(h))，是菊科(Asteraceae)菊属的有花植物。该植物原产于亚洲和欧洲东北部，并且包括大量的园艺品种和栽培品种。

几个菊花的属中的经济上重要的菊花(florist's Chrysanthemums)在过去被分类于如菊属(Dendranthema)中。然而目前，菊花(florist's Chrysanthemums)被重新分类为野菊(Chrysanthemum indicum)，恢复了这些菊花在菊属中的位置。

天然存在的菊属的种是草本多年生植物。这些菊属的种展示出交替排列的叶片，分为具有锯齿状或有时具有光滑边缘的小叶片。早在公元前15世纪，菊花首先在中国作为有花草药被栽培，并且截止1630年，已经记载了超过500个栽培品种。

目前栽培的菊花与它们野生的亲缘植物相比展示更明显且富有美感的花期。头状花序以多种形式存在，并且可以是雏菊样的或装饰性的，如绒球形(pompon)或纽扣形(button)。该属包含为园艺目的开发的许多杂交种和数以千计的栽培品种。除了传统的黄色以外，其他颜色是可得的，诸如白色、紫色和红色。最重要的杂交种是Chrysanthemum xmorifolium，也被称为Chrysanthemum x grandiflorum，其主要源自野菊。

菊花可以分成两个基本的组，花园耐寒型(garden hardy)和展示型。花园菊是能够在大部分北纬区域越冬的多年生植物。展示品种通常不能够越冬。花园菊可以根据它们在极少(如果有的话)机械辅助诸如用桩支撑(staking)的情况下产生大量小花朵(bloom)的能力和能够耐受风和雨的能力来定义。展示品种通常需要用桩支撑，在相对干燥、凉爽的环境下越冬，并且有时需要增加夜间光照。

白锈病是植物中由担子菌门(Basidiomycota)引起的疾病。担子菌门形成真菌样真核微生物的独特的系统发育谱系。它们是通过有性和无性繁殖二者的丝状、微小、吸收型生物体。担子菌纲(Basidiomycetes)兼有腐生性和病原性生活方式，并且包括一些最臭名昭著的植物病原体，引起毁灭性的病害诸如马铃薯、番茄和宽范围的观赏植物的白绢病(southern blight)和小麦的秆锈病(stem rust)。担子菌纲最著名的是产生大子实体，诸如蕈类、马勃(puffball)和檐状菌(bracket)，并且是木材和落叶层腐烂中的重要生物体。

在菊花中，白锈病是一种通常由病原性担子菌或真菌堀柄锈菌(Pucciniahoriana)引起的疾病。菊花的具体症状包括在叶片的上表面上的白锈病斑点。这些斑点最初颜色是浅绿至黄色，并且直径多达5mm，但随着组织变得坏死，可变成棕色。在叶片的下表面，斑点发展成粉色或白色小隆起物，其随着冬孢子产生而变得突出。该疾病通常由温室菊花的受感染的插条和植株，包括切花携带。

直到1963年，堀柄锈菌都局限于中国和日本。然而，此后它在感染的进口的插条上快速传播，并且现在是欧洲的苗圃中的令人担忧且严重的疾病。大量致病型堀柄锈菌是已知的，并且已经显示了致病型堀柄锈菌在接种在不同菊花栽培品种上之后毒力的巨大差异(De Backer,2012)。显示在2006年收集于荷兰的堀柄锈菌致病型NL1是毒力最强的一个。

预防性喷洒杀真菌剂是有效的，但昂贵。当气候特别适合白锈病时，即使预防性喷洒也不够有效，并且易感品种非常有可能被感染。被发现有用的活性成分包括氧化萎锈灵(oxycarboxin)、嗪氨灵(triforine)、麦锈灵(benodanil)、三唑酮(triadimefon)、苄氯三唑醇(diclobutrazol)、联苯三唑醇(bitertanol)和丙环唑(propiconazole)。已经建议将蜡蚧轮枝菌(Verticillium lecanii)用于温室菊花的生物防治。

考虑到白锈病对菊花栽培的相当大的损害，本领域中存在对提供新的遗传抗性来源的需求，即，本领域存在对向菊属植物提供持续的白锈病抗性的新的抗性基因或等位基因的需求。

除了其他目的之外，本发明的一个目的是满足本领域的上述需求。

根据本发明，本发明通过提供如所附权利要求中概述的植物、植物部分、种子和手段来满足该目的。

具体地，根据第一方面，除了其他目的之外，本发明的该目的通过提供属于菊属的植物来满足，所述植物抗白锈病且所述植物在其基因组中包含至少一个提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，所述提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与包含于抗性植物的基因组中的由SEQ ID No.2表示的核酸序列遗传连锁。考虑到属于菊属的植物的六倍体性质，SEQ ID No.2优选地以至少1个拷贝，诸如2、3、4、5或6个拷贝/抗性植物，存在于抗性植物的基因组中。

优选地，本发明的植物在其基因组中还包含另外的提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，所述另外的提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与以至少一个拷贝包含于抗性植物的基因组中的由SEQ ID No.1表示的核酸序列遗传连锁。考虑到属于菊属的植物的六倍体性质，SEQ ID No.1优选地以至少2个拷贝，诸如3、4、5或6个拷贝存在于抗性植物的基因组中。

SEQ ID No.1和SEQ ID No.2的序列与提供白锈病抗性的基因组区域(本文中也被称为等位基因或基因)遗传连锁，或换句话说，SEQ ID No.1和SEQ ID No.2是指示白锈病抗性基因组区域、等位基因或基因的存在的分子标志物。SEQ ID No.1和SEQ ID No.2可以例如使包含白锈病抗性菊属植物的基因组DNA的样品经受通过用限制酶Mse1和EcoR1的限制性消化，任选地结合使用基于本文提供的序列开发的引物对的核酸扩增获得。

尽管检测SEQ ID No.1和/或SEQ ID No.2的存在足以确定菊属植物是否抗白锈病，抗性可以另外地通过疾病测定诸如以下概述的疾病测定来确认。

疾病测定可以在使用塑料盖的125cm长x 80cm宽x 35cm高的密闭的塑料容器内的插条上或小植株上进行。将白锈病感染的接种物植株置于容器内(36株接种物植株/槽(aquarium)，均匀地分布在265个插条中)。使用源自堀柄锈菌致病型NL1的分离株；原始NL1致病型获自荷兰瓦格宁根植物疾病服务机构(the Plantenziektenkundige Dienst,Wageningen,NL)。由于白锈病要求高的相对湿度和叶片上的水膜，小植株或切条、塑料容器的内侧和盖子优选地用去离子水雾化结合塑料容器底部的湿布。准备实验环境之后，将容器置于18℃的生长室持续4天，用白色塑料覆盖以产生黑暗、潮湿环境。每天使容器通风以确保孢子在整个槽中良好分散。在去除白色塑料之后，用水银灯和SON-T灯的组合照射容器18小时/天(6000Lux)。通常，疾病症状可以在感染后21至28天评估。根据1(感染)至9(未感染)的量表对植物进行评分，其中1-3的评分指示植物是易感的，4-6指示植物为中度抗性的且7-9指示植物为抗性的。

本发明的植物优选是切花菊(cut Chrysanthemum)植物或盆栽菊(potChrysanthemum)植物。切花菊植物和盆栽菊植物在本领域中还分别被称为切花和盆栽植物。有时，还提及花园菊，其为盆栽菊植物的花园检验版本(a garden proof version of apot Chrysanthemum plant)。

根据本发明的优选的实施方案，本发明的属于菊属的植物选自由以下组成的组：Chrysanthemum x morifolium；Chrysanthemum x grandiflorum；Chrysanthemum xrubellum；Chrysanthemum abolinii；Chrysanthemum achillaea L.；Chrysanthemumalabasicum；Chrysanthemum brachyanthum；花环菊(Chrysanthemum carinatum)；Chrysanthemum chalchingolicum；白花除虫菊(Chrysanthemum cinerariifolium)；红花除虫菊(Chrysanthemum coccineum)；Chrysanthemum coreanum；茼蒿(Chrysanthemumcoronarium)；Chrysanthemum decaisneanum；Chrysanthemum delavayanum；Chrysanthemum dichrum；Chrysanthemum fastigiatum；Chrysanthemum frutescens；Chrysanthemum gracile；Chrysanthemum grubovii；Chrysanthemum horaimontanum；Chrysanthemum hypoleucum；野菊(Chrysanthemum indicum L.)；Chrysanthemumjunnanicum；Chrysanthemum kinokuniense；Chrysanthemum kokanicum；Chrysanthemumkonoanum；Crysanthemum majus；Chrysanthemum marginatum；Chrysanthemum mawei；Chrysanthemum maximum L.；Chrysanthemum miyatojimense；杭白菊(Chrysanthemummorifolium)；Chrysanthemum multifidum；Chrysanthemum nitidum；Chrysanthemumparvifolium；Chrysanthemum przewalskii；Chrysanthemum purpureiflorum；Chrysanthemum ramosum；Chrysanthemum rhombifolium；Chrysanthemum roborowskii；Chrysanthemum segetum；Chrysanthemum shihchuanum；Chrysanthemum shimotomaii；Chrysanthemum trilobatum；Chrysanthemum tripinnatisectum；毛华菊(Chrysanthemumvestitum)；Chrysanthemum vulgare(L.)；Chrysanthemum yoshinyanthemum；和Chrysanthemum zawadskii。

根据本发明的另一个优选的实施方案，引起本发明的白锈病的致病病原体是堀柄锈菌。堀柄锈菌是一种单主寄生锈菌(an autoecious rust)。双细胞冬孢子在原位萌发以产生在气流中分散的单细胞担孢子。已知没有其他孢子。显示高湿度和水膜是冬孢子和担孢子二者萌发所必需的。冬孢子能够在其成熟时马上萌发；担孢子的萌发和释放在4℃与23℃之间发生，并且，在17℃的最佳温度，在3小时内观察到担孢子的释放。担孢子可以在宽的温度范围内萌发，并且，在17℃-24℃，叶片的任一侧可以在2小时内被穿透。因此，仅5小时的潮湿就足以建立新的感染。在叶片内，大量透明的细胞间菌丝通过细胞内吸器产生。潜伏期通常为7-10天，但短期的高温(超过30℃)可以将潜伏期延长至8周。

感染后，在叶片的上表面形成浅绿色至黄色斑点，直径多达5mm。随着衰老，这些斑点的中心变成棕色并坏死。在对应的下表面发现凸起的、浅黄褐色或粉色的蜡状小隆起物(冬孢子堆(telia))。随着上表面上的斑点变得凹陷，这些小隆起物变得非常突出并且当产生担孢子时变得发白。有时，在叶片上表面发现冬孢子堆。被严重攻击的叶片枯萎、垂下茎并逐渐地完全干枯。

根据又另一个优选的实施方案，本发明涉及具有与2016年3月14日以编号NCIMB42455保藏的菊属植物对白锈病的抗性基本类似的、或者等同的对白锈病的抗性的植物。这些植物可以通过例如使用如本文描述的疾病测定比较白锈病抗性容易地鉴定，尽管其他已知的白锈病测定可以被使用。以编号NCIMB 42455保藏的菊属植物可以通过英国阿伯丁AB219YA巴克斯本克莱斯通村弗格森大厦的国家工业、食品和海洋微生物保藏中心(NCIMB)(the National Collection of Industrial,Food and Marine Bacteria(NCIMB)，Ferguson Building,Craibstone Estate,Bucksburn,Aberdeen AB219YA,UnitedKingdom)获得。

根据特别优选的实施方案，本发明的植物具有与以编号NCIMB 42455保藏的菊属植物中发现的白锈病抗性相同的对白锈病的抗性。特别优选的是包含源自以编号NCIMB42455保藏的菊属植物的至少一个提供白锈病抗性的基因组区域或基因、优选地至少两个提供白锈病抗性的基因组区域或基因的植物，其中所述提供白锈病抗性的基因组区域或基因的存在由SEQ ID No.1或SEQ ID No.2在所述植物的基因组中的存在指示。换句话说，SEQID No.1或SEQ ID No.2是指示本发明的(可以在例如NCIMB42455中发现的)提供抗性的基因组区域或基因的分子标志物或基因组标志物，因此与本发明的(可以在例如NCIMB 42455中发现的)提供抗性的基因组区域或基因遗传连锁。

根据又另一个特别优选的实施方案，本发明的植物在其基因组中包含至少两个提供白锈病抗性的基因组区域或基因，第一提供白锈病抗性的基因组区域或基因与包含于所述植物基因组中的由SEQ ID No.1表示的基因组核酸序列遗传连锁，且第二提供白锈病抗性的基因组区域或基因与包含于所述植物基因组中的由SEQ ID No.2表示的基因组核酸序列遗传连锁。

根据最优选的实施方案，本发明涉及Chrysanthemum x morifolium植物，其中所述植物抗白锈病病原体堀柄锈菌，并且白锈病抗性由与SEQ ID No.1遗传连锁的第一提供抗性的基因组区域或基因和/或与SEQ ID No.2遗传连锁的第二提供抗性的基因组区域或基因编码。

考虑到本领域中白锈病抗性遗传来源诸如本发明的植物的重要性，根据第二方面，本发明涉及本发明的植物的种子、植物部分或植物细胞。本发明的种子、植物部分或植物细胞在其基因组中包含SEQ ID No.2或者SEQ ID No.2和SEQ ID No.1、优选地SEQ IDNo.1和SEQ ID No.2，并且因此能够提供抗白锈病并且特别是由堀柄锈菌感染引起的白锈病的植物，或者被栽培成抗白锈病并且特别是由堀柄锈菌感染引起的白锈病的植物。

根据第三方面，本发明还涉及本发明的菊属植物的子代。本发明的植物的子代可以通过确定SEQ ID No.2、优选地SEQ ID No.1和SEQ ID No.2在其基因组中的存在来容易地鉴定。

根据第四方面，本发明涉及SEQ ID No.1或SEQ ID No.2用于鉴定白锈病抗性菊属植物的用途。基于SEQ ID No.1或SEQ ID No.2的用于鉴定此类植物的合适的方法是本领域通常已知的，诸如基于基因组DNA的核酸扩增和随后的扩增片段可视化的方法，尽管还可以设想其他技术诸如基于杂交的技术。

本发明将在下文展示的实施例中进一步详细描述。

实施例

引言

Martin,P.,&Firman,I.(1970).Resistance of Chrysanthemum Cultivars toWhite Rust(Puccinia horiana).Plant Pathology,180–184公开了菊属白锈病抗性植物的若干品种。为了评估与白锈病相关联的本发明的基因组序列，即SEQ ID No 1和2是否在所公开的菊属栽培品种中被发现，使这些栽培品种经受标志物分析，且结果展示于下文表1中：

表1：由Martin(1970)先前报道的抗堀柄锈菌或对堀柄锈菌免疫的菊属品种在用堀柄锈菌的NL1分离株接种后的表型。

如可以清楚看出的，Martin等人中公开的上述植物中没有一种包含由SEQ IDNo.2表示的基因组序列。

PCT/RO/134表

Claims (14)

1.属于菊属(Chrysanthemum)的植物，所述植物抗白锈病且所述植物在其基因组中包含至少一个提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，所述提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与以至少一个拷贝包含于所述抗性植物的基因组中并且由SEQ ID No.2表示的核酸序列遗传连锁。

2.根据权利要求1所述的植物，其中所述植物在其基因组中还包含另外的提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，所述另外的提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与以至少一个拷贝包含于所述抗性植物的基因组中并且由SEQ ID No.1表示的核酸序列遗传连锁。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的植物，其中所述植物是切花菊，或者所述植物是盆栽菊。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的植物，其中所述植物选自由以下组成的组：Chrysanthemum x morifolium；Chrysanthemum x grandiflorum；Chrysanthemum xrubellum；Chrysanthemum abolinii；Chrysanthemum achillaea L.；Chrysanthemumalabasicum；Chrysanthemum brachyanthum；花环菊(Chrysanthemum carinatum)；Chrysanthemum chalchingolicum；白花除虫菊(Chrysanthemum cinerariifolium)；红花除虫菊(Chrysanthemum coccineum)；Chrysanthemum coreanum；茼蒿(Chrysanthemumcoronarium)；Chrysanthemum decaisneanum；Chrysanthemum delavayanum；Chrysanthemum dichrum；Chrysanthemum fastigiatum；Chrysanthemum frutescens；Chrysanthemum gracile；Chrysanthemum grubovii；Chrysanthemum horaimontanum；Chrysanthemum hypoleucum；野菊(Chrysanthemum indicum L.)；Chrysanthemumjunnanicum；Chrysanthemum kinokuniense；Chrysanthemum kokanicum；Chrysanthemumkonoanum；Crysanthemum majus；Chrysanthemum marginatum；Chrysanthemum mawei；Chrysanthemum maximum L.；Chrysanthemum miyatojimense；杭白菊(Chrysanthemummorifolium)；Chrysanthemum multifidum；Chrysanthemum nitidum；Chrysanthemumparvifolium；Chrysanthemum przewalskii；Chrysanthemum purpureiflorum；Chrysanthemum ramosum；Chrysanthemum rhombifolium；Chrysanthemum roborowskii；Chrysanthemum segetum；Chrysanthemum shihchuanum；Chrysanthemum shimotomaii；Chrysanthemum trilobatum；Chrysanthemum tripinnatisectum；毛华菊(Chrysanthemumvestitum)；Chrysanthemum vulgare(L.)；Chrysanthemum yoshinyanthemum；和Chrysanthemum zawadskii。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的植物，其中所述白锈病的致病病原体是堀柄锈菌(Puccinia horiana)。

6.根据权利要求1至5中任一项所述的植物，其中所述植物具有与以编号NCIMB 42455保藏的菊属植物对白锈病的抗性基本类似的、或者等同的对白锈病的抗性。

7.根据权利要求6所述的植物，其中所述植物具有在以编号NCIMB 42455保藏的菊属植物中发现的对白锈病的抗性。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的植物，其中所述植物在其基因组中包含至少两个提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，第一提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与包含于所述植物的基因组中的由SEQ ID No.1表示的基因组核酸序列遗传连锁，且第二提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因与包含于所述植物的基因组中的由SEQ ID No.2表示的基因组核酸序列遗传连锁。

9.根据权利要求1至7中任一项所述的植物，其中所述植物包含源自以编号NCIMB42455保藏的菊属植物的至少一个提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，其中所述提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因的存在由SEQ ID No.2在所述植物的基因组中的存在指示。

10.根据权利要求1至7中任一项所述的植物，所述植物包含源自以编号NCIMB 42455保藏的菊属植物的至少两个提供白锈病抗性的基因组区域、或基因或等位基因，其中所述白锈病抗性基因组区域、或基因或等位基因的存在由SEQ ID No.1和SEQ ID No.2在所述植物的基因组中的存在指示。

11.根据权利要求1至10中任一项所述的植物，其中所述植物是Chrysanthemum xmorifolium植物，所述植物抗白锈病病原体堀柄锈菌且所述抗性由与SEQ ID No.2遗传连锁的第一提供抗性的基因组区域、或基因或等位基因和与SEQ ID No.1遗传连锁的第二提供抗性的基因组区域、或基因或等位基因编码。

12.根据权利要求1至11中任一项所述的菊属植物的种子、植物部分或植物细胞。

13.根据权利要求1至11中任一项所述的菊属植物的子代。

14.SEQ ID No.2或者SEQ ID No.2和SEQ ID No.1用于鉴定白锈病抗性菊属植物的用途。