索尔R.基因：在线数据库，用于探索核对抗病基因的抗病基因茄属植物物种

背景

栽培的马铃薯(茄属植物tuberosum是一种重要的粮食作物，但对许多病原体高度敏感。对马铃薯生产的主要威胁是爱尔兰的饥荒病原体5种，这会导致毁灭性的晚期枯萎病。马铃薯育种利用野生亲属（野生种质）的种质将抗性引入栽培的马铃薯。这茄属植物部分Petota包括具有结核的物种，它们是新的抗病基因的潜在供体。本研究的目的是探讨茄属植物部分Petota对于抗性基因并产生广泛可接近的资源，可用于研究马铃薯的抗病性。

描述

索尔R.基因数据库包含有关耐受性的数据p . 5和存在的R.基因和R.基因同源物中茄属植物部分Petota．我们已经探索了茄属植物部分Petota在各种实验室条件和田间试验的高通量疾病试验中对晚疫病的抗性。从抗性野生种质中分离出群体，并对抗性基因的存在进行评估。所有这些数据都被输入了太阳R.基因数据库。促进遗传和抗性基因演进研究，整个溶胶的系统发育数据R.包括基因收集，以及一个工具，以生成选定的种质群的系统发育树。从抗性基因等位基因挖掘研究的数据，使检测R.相关种质的基因同源性。利用这些资源，人们发现了各种各样的抗性基因，其中一些已经被克隆，而另一些正在克隆中。所有这些信息都存储在在线Sol中R.基因数据库，允许用户查询抵抗数据，序列，护照数据以及系统发生的分类。

结论

茄属植物部分Petota形成溶胶的基础R.基因数据库，其中包含了一个前所未有的规模和精度的耐药性数据收集。补充与R.基因序列数据和系统发育工具，SolR.基因可以被认为是信息的主要来源R.来自土豆和野生核糖亲属的基因。

马铃薯在全球重要的经济粮食作物中排名第三。然而，马铃薯易受许多疾病的影响，因此，马铃薯生产依赖于大量农药的应用。马铃薯的主要病害是晚疫病，它是由卵菌病菌引起的5种[1]．基于对晚疫病的自然抗性的持久防治策略是非常重要的。

幸运的是，野生凝聚力造成的充足的遗传性茄属植物属节的种Petota．一节Petota含有从美国西南部分发到阿根廷和智利的野生物种[2那3.]．马铃薯育种家利用这一资源将所需性状导入品种[4.-6.]．迄今为止，阻力(R)具有抵抗力的基因p . 5（零售物价指数)只与少数野生动物隔离茄属植物物种,即。S. Demissum，S. Bulbocastanum和S.Venturii[7.-13，以及大部分的资源茄属植物部分Petota仍未开发的。虽然迄今为止马铃薯抗性育种相对不成功，但利用R蛋白识别的效应子知识的新方法正在出现[14]．迟到的抗烈抵抗以及以前迟滞的失败R.现在更好地理解基因，并且在繁殖和效果中的知识正在使用R.基因部署[15]．对于基于效应器的现代方法，多重R.基因是必需的。

我们已经探索了茄属植物部分Petota为R.基因p . 5．种子来自茄属植物材料播种后，个体基因型保持无性系。这与将遗传资源保存为种子的基因库形成了鲜明对比。我们基于基因型的研究的基本原理是，许多遗传材料在基因上高度不同，因为大多数Petota物种是自我不相容的外出育种者和许多特征的杂合[2那16]．我们测试了茄属植物抵抗多样化良好的基因型p . 5菌株。事实上，我们发现，在许多情况下，抗性的变异发生在品种内，抗性基因型和易感基因型同时发生，例如在美国acaule加入425.使用三种不同的接种方法的常规疾病试验的定量抗性数据[17-19收集并储存在数据库中。此外，还包括在晚疫病田间试验中观察到的表型图片。这导致了一个前所未有的规模和精度的独特数据集。

为了科学和育种的目的，对相关种质的分类有很好的了解是很重要的。然而,在茄属植物部分Petota，各种分类问题发生了[2那3.那20.]．解决溶胶中的系统发育关系R.基因集合，所有基因型都基于AFLP进行系统发育分析[20.那21]．可搜索的交互式NJ树包含在SOL中R.基因并允许鉴定相关种质以进行遗传研究和分析R.与物种演化相比，基因进化。

R.可以使用各种策略分离基因。基于地图的克隆是一种孤立的经典和彻底的方法R.马铃薯的基因已经被证明是成功的零售物价指数基因,如R1, R2和R3a[7.那8.那22-24]．等位基因挖掘是一种高通量的策略来分离遗传变异R.基因同源物，其中功能R.可以检测到基因。强烈支持快速增长的序列信息R.马铃薯和番茄的基因[25-32]高效的等位基因挖掘R.基因同系物(RGHs）取决于表型遗传物质的可用性，例如溶胶R.基因集合。近年来，效应基因组学正在成为一种有效的加速工具R.基因克隆，通常结合小规模的基因定位和等位基因挖掘[14]．

遗传研究是通过产生群体来进行的。通过在抗性和易感之间进行性杂交茄属植物基因型，实验(隔离)群体产生。这些都是遗传学研究的基础，这些研究可能导致基于图谱的克隆。例如,S.Venturii过了美国neorossii将产生的分离种群(7663)进行图位克隆RPI-VNT1.3.[12]．这样的克隆自然R.如果它们源自马铃薯植物本身或可线性物种，基因被表示为Cisgenes。由于马铃薯的高度杂合和交叉授粉性质，遗传修饰将通过使用转基因或CISUNAPIES方法快速实现抗性的主要步骤。Cisenesis是标记无Cisgenes的可免费转化的组合[33]．

索尔R.基因数据库的开发提供了一个全面的数据集，可用于探索R.在薯病原体中的基因茄属植物部分Petota．主要的努力归因于零售物价指数抗晚疫病的基因，还有其他的R.研究了基因。包括巨大的疾病表型数据，遗传数据，抗马铃薯病原体的抗性基因的等位基因挖掘数据，以及与交互式树工具互补的系统发育数据，并且可用于解开遗传变异R.基因在Petota基因库。因此,索尔R.基因可以被认为是信息的主要来源R.基因的茄属植物对科学界和马铃薯育种家来说。

数据源的源

当前数据库版本包含1061种附加的信息（表1)，从不同的基因库，即荷兰遗传资源中心(CGN)的荷德马铃薯收藏、英联邦马铃薯收藏(CPC)、格ß Lüsewitz马铃薯收藏(GLKS)、瓦维洛夫研究所(VIR)的马铃薯收藏、国际马铃薯中心(CIP)的马铃薯收藏、以及美国马铃薯基因库(NRS)。入选材料最初收集自南美和中美洲的14个国家，即阿根廷、玻利维亚、巴西、智利、哥伦比亚、哥斯达黎加、厄瓜多尔、危地马拉、墨西哥、巴拉圭、秘鲁、美国、乌拉圭和委内瑞拉，均包含地理采集数据。

accessions代表茄属植物部分Petota还有一些小组种类。从这些过程中，从种子中获得一组5009个基因型，这些基因型是克隆地维持的在体外并可根据要求提供。患病率为15R.在植物收集中分析基因或QTL，具有与已发表论文的联系。

种系发生

之前，我们构建了4929种基因型的邻居连接树[21]．与该数据集相关，我们提供了一个交互的，可搜索的版本的这个NJ树在SolR.基因。树上的不同种类可以用三个字母的物种代码突出显示[34]．对于选定的基因型子集，邻居加入树可以在飞行中计算。完整的溶胶R.基因种质收集也根据Hawkes [2]除了跨系列生成的几个杂交混合物（表1）.

在tuber-bearing Crossability茄属植物物种

总共进行了1032个成功的杂交，信息存储在Sol中R.基因数据库。在物种内和/或之间产生的十字架。在大多数情况下，指定的系统发育物种组内的交叉是成功的。

Genotype-based抵抗信息

从每一份供试材料中，平均分析了5个基因型，其中5009份为野生型茄属植物基因型在数据库中独立储存。使用三种不同的接种方法产生电阻数据，即高吞吐量在体外测定[17，离叶化验[18]及多年实地试验[19] （桌子1）.还包括附有照片的解释疾病评估协议的页面。绝大多数(3936个基因型)的野生茄属植物使用以下工具测试集合p . 5在高通量接种测定中分离90128在体外植物。使用常规分离的叶片测定（1367个基因型）在实验室中测试了部分基因型在实验室中进行了测试p . 5分离90128,IPO-C，或两者。茄属植物基因型也在2005年、2007年或两者的田间试验(986个基因型)中进行了测试p . 5隔离IPO-C。电阻数据的图形表示有助于快速概述。从场上的小径中，提出了392个基因型显示症状的694张摄影图像。还示出了两次疾病进展的两次时间流逝图片。完全，抗性的表型导致野生的5种主要定量抗性数据集茄属植物基因型也呈现出基因型和平均值。

除了来自基因库的基因型外，我们还对7602个后代群体的基因型进行了评估p . 5电阻(见下文)。后代基因型一般采用离体叶片试验，有4个特征明显p . 5隔离，即90128，IPO-C，88069和H30P04，参考隔离p . 5基因组序列[35]．这些阻力数据提供了特定的分离的信息零售物价指数基因。

基于地图的克隆使用溶胶R.基因

为了产生所需的遗传映射群，抵抗和易感植物被交叉。总共产生了1032个人群。从这些，188个种群是对抗性的表型化，溶胶中包含数据R.基因。适于图位克隆的群体在F1中表现出明显的抗性和敏感性分离，即所谓的黑白分离。一些这样的隔离群体已经进入了基因图谱的管道R.我们实验室中的基因孤立[12那14那32那36-38]．第一个R.基因p . 5（零售物价指数）从这个资源中最近被克隆，例如RPI-VNT1.1，RPI-VNT1.3[12),Rpi-sto1[14]．

在索尔Allele-miningR.基因

抗晚疫病基因的挖掘RPI-VNT1，RPI-BLB1，RPI-BLB2，RPI-BLB3及其同族体R2在索尔R.基因收集导致鉴定了大量的RGH。其中一些被发现具有功能性，并具有抵抗性p . 5[23那37-40]．一个相似的策略被用来识别四个新的功能处方基因(Rx3那Rx4那Rx5和Rx6从不同的茄属植物物种 [41]，具有极强的PVX抗性，与PVX具有高度的序列同源性Rx1和Rx2．

数据库和Web应用程序

索尔R.基因已经设计用于简单高效的数据检索。它由两个主要组件组成：使用MySQL 5.1和使用PHP 5.2.6实现的Web应用程序创建的关系数据库。Web界面在Apache 2 Web服务器上运行，并在Debian Lenny Linux服务器上托管。PHP脚本动态执行复杂的SQL查询以根据用户标准从数据库中检索数据。使用CSS样式表格式化的HTML输出，以将结果显示为最终用户。关系MySQL数据库模式被分段为七个主要实体：加入信息，基因型信息，人口信息，实验信息，疾病观察，R.基因和等位基因挖掘。实施了支持表，其中包括有关遗传来源和基因型可用性的信息在体外．许多参赛作品的照片都被保存了起来。提供了谷歌Scholar和NCBI基因库记录的超链接，以获取每个登录/基因型的附加信息。谷歌地球API用于显示加入/选定的加入组的原始收集地点。所有存储的数据都是公开访问的，所以网站中没有内置身份验证机制。

数据库web界面

索尔R.Gene提供了一个基于web的交互式图形用户友好界面来探索茄属植物部分Petota抗性基因型p . 5和晚疫病R.基因。在每一页上，都会出现一个菜单工具栏，从中可以搜索种质资源的可用性和概述数据、抗性数据、等位基因挖掘数据和系统发育。背景信息菜单也包括在内(关于)。基于基因型的Sol数据集R.基因提供准确的数据并允许直接表型 - 可以由各种菜单制成的基因型关联（图1）.

可以通过种质菜单直接搜索种质型，摘录，物种或系统发育分类。通过来自不同基因库的护照数据或谷歌地图中的视觉地理位置（图1）.输出包括可用种质的清单，是否有抗性数据，种群是否存在，以及是否R.基因或RGH被扩增。一个到谷歌Scholar的集成超链接可以在全球网络上快速搜索选定的附加信息。人口可以从各种各样的可用搜索茄属植物种质菜单中的物种。从选定的基因型可以实时计算系统发生树。

太阳的大部分R.基因收集表现为抗性p . 5，直接搜索阻力数据可通过Phytophthora.电阻菜单。

如何到达R.基因？

在鉴定了抗性种质后，需要用遗传学方法来检验观察到的抗性是否可以归因于R.基因。对于基于地图的克隆方法，可以选择分离群体并进行大规模的重组筛选。作为一个例子，我们呈现了克隆RPI-VNT1.3.[4.)(图2）.筛选抗性的第一个种质p . 5分离株和选定的耐药基因型与敏感基因型杂交。这些可以使用系统发育工具进行选择。对获得的种群进行抗性分离试验p . 5隔离。清楚地分离特定的人口R.基因用于基于地图的克隆目的，有时与等位基因 - 挖掘组合[4.]．各种各样的等位基因数据R.基因危害p . 5（零售物价指数),即。R2那Rpi-vnt1那RPI-BLB1.，被包含在溶胶中R.基因并且可以与相关的表型数据相关联。此外，对抗抵抗基因的等位基因挖掘数据R.包括基因，即。处方对马铃薯X病毒(PVX)具有抗性。用户可以利用所有这些信息，并轻松地将自己的植物材料链接到SolR.基因，以来R.基因往往来自地理上限制区域（图3.）.可以使用GoognBanks的Google地球和护照数据来识别相关种质。另外，相关R.通常在系统源相关材料中鉴定基因[40]，对于这一特性，可以应用已实现的系统发育工具。

未来的发展

已确定的数目R.基因p . 5各种其他土豆病原体正在增加。在不远的将来，R.基因和R.基因等位基因序列将继续加入（A.O. [32)，因此，索尔R.基因将提供越来越多的来源茄属植物- 川序列信息。此外，我们欢迎在此数据库中添加社区的序列或其他贡献。索尔R.基因也将与各种数据库连接，包括我们实验室起主导作用的马铃薯全基因组序列[25那27那42]．此外，由于DNA序列的同源性茄属植物物种是高祖先的R.基因序列是共享的，也是任何其他数据的数据茄属植物在不久的将来，像番茄、辣椒和茄子这样的作物可以被容纳。

到目前为止，没有调查涉及如此大量的基因型以及统计数据的系统发育覆盖率茄属植物已成为可评估的，发现了许多新的阻力源。索尔R.基因是通过鉴定功能性从表型表征从表型表征延伸到耐受性的第一个数据库R.基因，并被视为土豆的基础R.未来的基因。索尔R.通过网站界面可以轻松搜索基因，并对科学界以及应用育种有价值。准确的基因型数据和遗传分析的持续进展R.基因隔离区分溶胶R.来自基因库数据库的基因。基本上溶胶R.基因在植物材料数据库和分子序列数据库之间架起了桥梁。在不远的将来，R.的基因,R.基因等位基因挖掘序列，aflp将继续添加。因此，该数据库将提供一个不断增长的资源茄属植物-广泛的序列信息，并连接到各种数据库，包括完整的马铃薯基因组序列。

索尔R.基因数据库可在http://www.plantbreeding.wur.nl/solrgenes.．

R.：

反抗

零售物价指数：

抵抗p . 5

AFLP：

扩增的片段长度多态性。

我们承认生物系统基因组学（CBSG），荷兰农业，自然和食品质量部（LNV427帕拉普林植物植物植物植物植物植物植物养殖融资养殖。我们感谢Guus Heselmans，Paul Heeres，Marielle Muskens，Sjefke Allefs，Robert Graveland，以及Jeroen Van Soestbergen为他们的建议和贡献为生成这一资源，Patrick Butterbach，Anooma Lokossou和Miqia Wang为贡献等位基因挖掘和Miqia Govers和Geert Keselel提供p . 5隔离。

AGRONYM AFLP是注册商标（AFLP^©)和AFLP^©专利和专利申请Keygene N.V的技术涵盖了技术。

从属关系

1. Wageningen Ur植物育种，Wageningen大学和研究中心，386，Wageningen，AJ，6700，荷兰

   Vivianne Gaa Vleeshouwers，Richard Finkers，Dirk Budding，Marcel Wisser，Mirjam MJ Jacobs，Ralph Van Berloo，Mathieu Pel，Nicolas Champouret，Pavel Krikik，Hendrik Rietman，Dirkjan Huigen，Ben Vosman，Evert Jacobsen＆Richard GF visser

2. 生物系统中心基因组学中心，98，Wagieningen，AB，6700，荷兰

   Vivianne Gaa Vleeshouwers，Richard Finkers，Marcel Wisser，Mirjam MJ Jacobs，Erin Bakker，Roel Hoekstra，Aska Poverse，Ben Vosman＆Richard GF风格

3. 荷兰瓦赫宁根大学和研究中心线虫学实验室

   Erin Bakker和Aska Goverse

4. 荷兰瓦赫宁根大学遗传资源中心和瓦赫宁根研究中心

   Roel霍克斯特拉

5. Palacky大学理学院细胞生物学系Hana区域生物技术和农业研究中心，捷克奥洛莫茨Slechtitelu 11, CZ-78371，共和国

   Pavel Krienek.

相应的作者

对应到Vivianne Gaa Vleeshouwers.．

利益争夺

两位作者宣称他们没有相互竞争的利益。

作者的贡献

VGAAV设计了该项目，设计了一个关系数据库，集成了数据，并写了稿件;RF在Web数据库的开发和实施方面工作，Web布局，并为编写稿件做出了贡献;DB在实验室和领域进行了疾病测试的大部分技术工作;MV进行了体外培养茄属植物植物和病害的离体试验;MMJJ贡献了AFLP系统发育分析;RvB用于实现系统发育工具;MP、NC、PK、EB进行等位基因挖掘Rpi-vnt1, R2, Rpi-blb1和处方分别;HR参与了现场试验并生成了现场照片;DJH促成了种族隔离;RH贡献茄属植物加入和信息;AG贡献给了处方挖掘和写作稿件;BV有助于系统发育分析和写作稿件;ej促成了马铃薯血栓育种和提供有价值的讨论;RGFV设想了这项研究，参与了其设计并帮助起草了稿件。所有作者都读过并批准了稿件。

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