广谱稻瘟病抗性基因Pigm和Pi2的抗谱差异及与Pi1的互作效应

合集下载

水稻稻瘟病抗性基因座Piz和Pik的探秘之旅

水稻稻瘟病抗性基因座Piz和Pik的探秘之旅作者：***来源：《福建农业科技》2022年第05期摘要：由稻瘟病菌Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病是我国乃至世界水稻生产上的重要病害。

目前生产上主要有栽培管理、化学药剂和选用抗病品种等防治方法，其中利用抗病基因培育抗病品种已被证实为最经济有效和环境友好的选择。

回顾了本课题组在过去10多年利用分子生物学和多组学等研究技术，在抗性基因筛选、鉴定和应用以及抗病机制解析方面的工作。

另外，还综述了近年来关于水稻抗性基因和稻瘟病菌无毒基因方面的研究进展，以及与抗病基因Piz-t相关的物质和代谢途径，如五羟色胺和色氨酸途径等。

这些信息有望为水稻分子设计抗病育种提供参考。

关键词：稻瘟病;抗性基因;Piz基因座;Pik基因座;标记辅助育种;五羟色胺中图分类号：S 511文献标志码：A文章编号：0253-2301（2022）05-0001-11DOI： 10.13651/ki.fjnykj.2022.05.001Exploration of the Rice Blast Resistance Gene Loci Piz and Pik in RiceTIAN Da-gang（Biotechnology Research Institute， Fujian Academy of Agricultural Sciences， Fuzhou，Fujian 350003， China）Abstract： The rice blast， caused by Magnaporthe oryzae， is a main disease on rice production in China and even in the world. At present， the control methods including the cultivation management， chemical agents and the selection of disease-resistant varieties were mainly used in production to prevent and control the rice blast. Among them， the breeding of the disease-resistant varieties with disease-resistant genes has been proved to be the most economical effective and environmentally friendly choice. In this paper， the research work of our team in the screening，identification and application of resistance genes and the analysis of resistance mechanisms by using the techniques such as molecular biology and multi-omics analysis in the past 10 years were reviewed. In addition， the research progress of rice resistance genes and the avirulence genes of Magnaporthe oryzae in recent years were summarized， as well as the substances and metabolic pathways related to the resistance gene Piz-t， such as 5-hydroxytryptamineand tryptophan pathway. These information would be expected to provide reference for the molecular design of the disease-resistant breading in rice.Key words： Rice blast; Resistance genes; Piz locus; Pik locus; Marker-assisted breeding; 5-hydroxytryptamine由稻瘟病菌引起的水稻稻瘟病是水稻生产上最具破坏性的病害之一。

中科院揭示水稻-稻瘟菌互作过程新机制或为稻瘟病防控提供新思路

28-29/809论证。

在中国，随着百草枯的退市，抗性问题将会是国内除草剂市场所面临的主要问题。

以抗药性种类多、抗性水平高和速度快、范围广为主要特点的抗性杂草，日益表现出单抗性、多抗性和交互抗性共发的现象。

而田间单一群落化学除草剂几乎很难防治，导致农民习惯了防治不住时就加大除草剂的科技与产品*接上页*防治剂量，但这样往往会导致更高抗性的产生，加剧药害发生的可能性，并且会增加防除成本、污染环境。

目前业内寄予草甘膦复配制剂较大的希望，以解决相关难题。

草甘膦复配制剂将会对杂草抗药性的延缓和治理、降低植保成本有比较重要的意义。

（完）中科院揭示水稻-稻瘟菌互作过程新机制或为稻瘟病防控提供新思路近日，中国农科院植物保护研究所王国梁研究团队题为“Immunity to Rice Blast Disease by Suppression of Effector-Triggered Necrosis”的研究论文在Cell 子刊Current Biology 杂志上发表。

该研究通过分析鉴定稻瘟菌效应蛋白在水稻中靶标蛋白，揭示了水稻-稻瘟菌互作过程中的新机制。

稻瘟病俗称水稻“癌症”，往往造成水稻严重减产。

深入研究水稻-稻瘟菌互作机制，对提出新的病害防控策略和培育抗稻瘟病的水稻新品种具有重要意义。

王国梁研究团队在前期研究中克隆了水稻的广谱抗稻瘟病基因Piz-t，然而水稻R 蛋白Piz-t 与其稻瘟菌相应的Avr 效应蛋白AvrPiz-t 之间不存在直接相互作用。

为了研究Piz-t-AvrPiz-t 介导的水稻免疫反应，通过酵母双杂交筛选得到了AvrPiz-t 在水稻中的12个互作蛋白（APIP1-APIP12），已有研究结果表明AvrPiz-t 通过靶标水稻的E3泛素连接酶APIP6和API10抑制水稻的基础免疫反应（PTI），靶标APIP10负调控R 蛋白Piz-t 蛋白水平的累积（2012, The Plant Cell；2016, PLoSPathogens）。

利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和Pi-2基因改良两系不育系稻瘟病抗性

作物学报ACTA AGRONOMICA SINICA 2008, 34(7): 1128−1136/zwxb/ ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9E-mail: xbzw@DOI: 10.3724/SP.J.1006.2008.01128利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和Pi-2基因改良两系不育系稻瘟病抗性柳武革1王丰1,*金素娟1,2朱小源3李金华1刘振荣1廖亦龙1朱满山1黄慧君1符福鸿1刘宜柏2(1广东省农业科学院水稻研究所, 广东广州510640; 2江西农业大学, 江西南昌330045; 3广东省农业科学院植物保护研究所, 广东广州510640)摘要: 以含广谱稻瘟病抗性基因Pi-1和Pi-2的BL122为供体, 温敏核不育系GD-7S为受体, 通过杂交、回交和自交并结合分子标记辅助选择, 将Pi-1、Pi-2基因导入温敏核不育系GD-7S中, 获得5个携带两个抗性基因的纯合改良不育株系。

利用34个广东代表性稻瘟病菌株接种鉴定, 5个改良株系的抗性频率为94.12%~97.06%, 而对照GD-7S抗性频率仅为17.65%; 自然病圃诱发鉴定5个改良株系的叶瘟和穗颈瘟均为0级, 表现高抗。

经自然条件和人工气候箱育性鉴定, 改良株系与对照均为无或少花粉败育类型, 自交结实率为0, 说明不育起点温度与对照基本一致。

统计分析表明, 除剑叶长和每株穗数外, 改良株系与对照在其他农艺性状方面均无显著差异。

与恢复系L38杂交, 改良株系的杂种F1与对照的F1大多农艺性状无显著差异, 说明改良株系基本保持了GD-7S的农艺性状和配合力。

关键词:分子标记辅助选择; 基因聚合; Pi-1; Pi-2; 两系不育系; 稻瘟病抗性Improvement of Rice Blast Resistance in TGMS Line by Pyramiding of Pi-1 and Pi-2 through Molecular Marker-Assisted SelectionLIU Wu-Ge1, WANG Feng1,*, JIN Su-Juan1,2, ZHU Xiao-Yuan3, LI Jin-Hua1, LIU Zhen-Rong1, LIAO Yi-Long1, ZHU Man-Shan1, HUANG Hui-Jun1, FU Fu-Hong1, and LIU Yi-Bai2(1 Rice Research Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong; 2 Jiangxi Agricultural University, Nanchang 330045, Jiangxi; 3 Plant Protection Institute, Guangdong Academy of Agricultural Sciences, Guangzhou 510640, Guangdong, China)Abstract: Blast is one of the most serious diseases of rice worldwide, which usually leads to a sharp decline in rice production and even results in no yield. Breeding blast-resistant varieties is one of the most effective and economical ways to control the dis-ease. In this study, the BL122 contained two blast resistance genes Pi-1 and Pi-2 was used as gene donor to be crossed and then backcrossed with the TGMS line GD-7S. Five improved TGMS lines with Pi-1 and Pi-2 homozygous genotype were successfully developed through molecular marker-assisted selection. The resistance frequency of the improved TGMS lines ranged from 94.12% to 97.06%, much higher than that of the check GD-7S, which was only 17.65%,by artificially inoculating 34 representa-tive blast isolates collected in Guangdong Province. The improved TGMS lines also displayed high resistance to leaf and neck blast in the epidemic areas. The critical temperature of fertility transformation for the improved TGMS lines from fertile to sterile was preliminarily identified in the phytotron with the regime of 12.5 h/23℃ and natural conditions. The results showed that the critical temperature point for the improved TGMS lines was likely consistent with that of the check GD-7S. The statistical analysis showed there was no significant difference in the agronomic traits between improved TGMS lines and GD-7S except the flag leaf length and number of panicles per plant. Moreover, there was also no significant difference in most of the agronomic traits be-tween the F1s derived from the crosses of the same restorer line L38 with both the check GD-7S and the improved TGMS lines, respectively. All these indicated that the improved TGMS lines retained almost the same agronomic traits and combining ability as基金项目:国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2006AA100101); 国家科技支撑计划项目(2006BAD01A01-4); 广东省科技攻关计划项目(2006A20202001, 0711124900076); 广东省自然科学基金项目(04101156)作者简介:柳武革(1974–), 男, 山西运城人, 硕士, E-mail: liuwuge@*通讯作者(Corresponding author):王丰(1963–), 男, 江西安福人, 博士, 研究员, 主要从事水稻杂种优势利用与分子育种研究。

水稻抗稻瘟病基因pi-ta、pi-b、pigm和pi54在骨干亲本中的分布以及对穗

、、水稻抗稻瘟病基因Pi-ta Pi-b Pigm和Pi54
在骨干亲本中的分布以及对穗颈瘟抗性的作用
宛柏杰，刘凯,赵绍路，朱静雯，刘艳艳，张桂云, 朱沿海地区农业科学研究所，江苏盐城224000)
摘要：【目的】为了分析不同抗性基因和基因组合对穗颈瘟抗性的变化。【方法】利用水稻稻瘟病抗病基因Pi-ta^Pi-b^Pigm和
效途径。
关键词:水稻；稻瘟病；骨干亲本;分子检测；抗性基因
中图分类号:S332.2
文献标识码:A
Distribution of Rice Blast Resistance Genes Pi-ta ,Pi-b ,Pigm and Pi54 in Backbone Parent and Their Relationships with Neck Blast Resistance
(Institute of Agricultural Sciences in the Coastal District of Jiangsu Province, Jiangsu Yancheng 224000, China)
Abstract: [ Objective] The present paper aimedto analyze the change of resistance of different resistance genes and gene combinations to pani cle neck pest. [ Method] The genotype of 80 resource materials screened for annual resistance were detected with the functional or closely linked markers of rice blast resistance genes Pi-ta, Pi-b, Pigm and Pi54 in rice, combined with the identification of rice panicle blast resist ance for two consecutive years. [ Result]The results showed that among 80 experimental materials, 4 cultivars only carried Pi-b, 5 cultivars only carried Pi54, 8 cultivars carried Pi-b + Pi54, and 10 cultivars carried Pi-b + Pi54 + Pigm. Rice cultivars carrying Pi-b + Pi54 + Pigm gene combination did not show high susceptibility in two continuous years' artificial identification. Two years' correlation analysis between resistant genes and neck blast resistance showed that the disease resistance of single gene was gradually weakened and even lost. [ Conclu sion] It was an effective way to enhance the disease resistance of rice to polymerized genes with broad antimicrobial spectrum and strong re sistance in rice breeding. Key words: Rice ； Rice blast ； Backbone parent ； Molecular detection ； Resistance gene

稻瘟病抗性基因Pi_1连锁SSR标记的筛选和应用_陈志伟

福建农林大学学报(自然科学版)第34卷第1期Journa l o f Fu jian A gr icu lt ure and Fo restry U nivers it y(N atura l Sc ience Edition)2005年3月稻瘟病抗性基因P i-1连锁SS R标记的筛选和应用陈志伟,官华忠,吴为人*,周元昌,韩庆典(福建农林大学作物科学学院,福建福州350002)摘要:根据稻瘟病抗性基因P i-1在水稻物理图谱和水稻微卫星(SSR)遗传图谱上的位置信息,获得在抗性供体亲本(LA C23)与受体亲本(珍汕97B、金山B-1和金山S-1)间扩增产物表现出多态性的SSR标记M GR4766,它与P i-1的遗传距离仅为1.3c M;分子标记辅助选择选择准确性验证表明:RM224对P i-1选择的准确率可达90%以上,而M RG4766对P i-1选择的准确率为98%-100%;同时利用RM224和M RG4766对P i-1选择的准确率高达100%.关键词:分子标记辅助选择;稻瘟病;P i-1;抗病育种中图分类号:S511.034,Q343.1+7文献标识码:A文章编号:1006-7817(2005)01-0074-04The screening ofm olecular m arkers closely linked to rice blast resistant gene P i-1and their applicationC H E N Zh-i w e,i GUAN H ua-zhong,WU W e-i ren,ZHOU Yuan-chang,HAN Q ing-d ian(Co llege of C rop Sc ience,Fuji an Ag ricu lture and F orestry U n i versity,Fuzhou,Fujian350002,Chi na)Abstrac t:A cco rd i ng t o t he pub lished positi on infor m ati on of P i-1g ene on the physica lm ap and t he SS R gene ti c m ap o f rice,a SSR m arkersM RG4766,w hich sho w ed po l ym orphis m a m ong resistant dono r pa rent(LA C23)and rec i pient parents(Zhenshan97B,Jins-han B-1and Ji nshan S-1),w as ob tained.The m arke r we re c l osely li nked to the rice blast-resistant gene P i-1w ith a distance of1.3 c M.The va lida tion o f correctness rate of m arker-assi sted selecti on ind i cated,the correctness rate of se lecti on f o r P i-1usi ng SSR m arker RM224w as ove r90%,and t hat o fM RG4766was98%to100%.T he correctness rate cou l d reach100%when R M224and M RG4766w ere used si m ultaneously.K ey word s:m arker-assisted selecti on;rice b last;P i-1gene;resistant breeding水稻是全世界最重要的粮食作物之一.我国是世界上年产稻谷最多的国家.近年来,全国杂交水稻年种植面积约1533.33万hm2,约占水稻总面积的50%,而产量则占水稻总产的近60%[1].但是,随着杂交稻和高产栽培措施的推广,杂交稻稻瘟病等病害呈不断加重的趋势,已成为水稻生产的主要障碍.实践证明,选育和推广抗病新组合是防治水稻稻瘟病最经济有效的方法.但目前生产上大面积应用的杂交稻组合稻瘟病抗性普遍偏差,严重影响了杂交稻增产潜力的发挥.传统的水稻抗病育种依赖于抗性鉴定和植株表型的选择,要求丰富的经验和长达数年甚至十几年的时间,并且受有无合适的病菌菌株和病菌发病条件的限制,鉴定结果容易造成误差,甚至造成抗性基因的丢失,因此选择效率较低[2].因此,如何快速选育出抗病的杂交稻新组合是广大育种工作者面临的主要问题之一.分子标记辅助选择(m ar ker-assisted se l e ction,MAS)是基因组研究在育种中的直接应用,它是通过分析与目标基因紧密连锁的分子标记的基因型来对目标基因进行选择[3],因其不受其它基因效应和环境因素的影响,故选择结果可靠性高[4].因此,MAS技术是未来水稻抗病育种发展的主要方向之一.研究表明,P i-1是一个广谱、显性的稻瘟病抗性基因[5].Yu et a l[6]把P i-1定位于水稻第11条染色体的长臂末端,与RFLP标记RZ536的距离为11c M;M e w et al[7]将其定位于RZ536与NPB181之间,距离分别为7.9和3.5c M.但是,这些标记多数是RFLP标记,不易在育种中直接应用.微卫星(亦称简单序列重复,SSR)是新一代的分子标记,它不仅数量丰富、多态性高,而且只需用常规的PCR方法进行检测,操作简便,结果可靠,因此是标记辅助育种较理想的分子标记.收稿日期:2004-11-05修回日期:2005-01-04基金项目:国家/8630计划资助项目(2004AA211141);福建省科技厅资助项目(2000Z026);福建省教育厅资助项目(J A03064).作者简介:陈志伟(1973-),男,助理研究员,博士.研究方向:水稻遗传育种、作物分子标记辅助育种.*通讯作者.本试验在前人研究的基础上,筛选与稻瘟病抗性基因P i -1紧密连锁的SSR 标记,为利用MAS 技术将该基因导入优良的杂交稻亲本提供条件.1 材料与方法1.1 供试材料抗性供体亲本:LAC23来自利比亚的粳型品种,携有P i -1基因;抗性受体亲本:珍汕97B (目前生产上累计应用面积最大的保持系,配合力好、适应性广)、金山B -1(本研究室新育成的优质保持系,为国内首个垩白率和垩白度均为0,且12项米质化验指标全部达部颁二级米以上标准的保持系)和金山S-1(本研究室新育成的优质、低温敏两用不育系,配合力好、米质优).1.2 目标基因连锁标记的筛选方法利用已报道的与目标基因连锁较紧密的分子标记,在http ://www.gra m ene .org 网站上直接查找它们在水稻物理图谱上的位置,并在它们所在的物理图谱区段中查找已经定位于该物理图谱上的SSR 标记,最后利用本研究新获得的SSR 标记和前人报道的SSR 标记直接在亲本间筛选多态性标记.1.3 SSR 分析方法SSR 分析参照段远霖等[8]的方法.20L L 的PCR 反应体系含2L L 10@Buffer(不含M g2+)、2L LM g C l 2(25mm o l #L -1)、0.3L L d NTP(10mm o l #L -1)、10L m o l #L -1引物各2L L 、1单位Taq 酶、40ng 模板DNA.PCR 反应条件为:94e 变性30s ,53e 复性1m in ,72e 延伸1.5m in ,35个循环.产物通过聚丙烯酰胺变性凝胶电泳,用银染法显带.1.4 MA S 选择效果评价把通过MAS 技术选出的单株(BCF 1)的自交种(包括LAC23@珍汕97B 的BC 3F 2、LAC23@金山B -1的BC 2F 2和LAC23@金山S-1的BC 2F 2)以及抗感对照品种按株系种植于福建省上杭县茶地乡稻瘟病重发区进行自然诱发鉴定,以自交种的抗性表现来推断上一代各单株的抗性表现.鉴定材料于2003年6月20日播种,7月23日插秧.设2个重复,以发病重的重复为最终定级标准.鉴定株系(包含抗、感对照品种)与诱发品种相间排列,每个株系插4行,每行7株.栽培过程中偏施N 肥,周围种植感病品种诱发发病.抽穗后抗病对照和感病对照抗感差异达极显著时,统计各株系(BCF 2)穗颈瘟抗感分离情况,确定各株系的前一世代(BCF 1)的抗感反应.1-4:R M 224的扩增产物;5-8:M RG4766的扩增产物,亲本排列依次为LAC23、珍汕97B 、金山B-1和金山S -1.图1 RM 224和MRG4766在亲本间扩增产物多态性表现Fi g .1 The po l y m orph is m of RM 224and M RG4766a m ong paren ts2 结果与分析2.1 抗稻瘟病基因P i -1的连锁标记的获得刘士平等[9]报道,P i -1位于SSR 标记RM 144和RFLP 标记RZ536之间,与它们的距离分别为6.8和9.7c M.所以,本研究利用RM 144和RZ536在h ttp ://www .gra m ene .org 网站上分别查找它们在水稻物理图谱(G ra m ene TI GR Pseudo m o lecu le A sse m b l y ,2003)上的位置,发现R M 144和RZ536分别位于水稻第11号染色体的24649000-24649224bp 和24777270-24778184bp 处,并在它们所在的区域附近找到7个已定位于该区段的SSR 标记.从中选取3个标记(MRG4923、M RG4766和MRG3844)并在http ://www.gra m ene .o r g /m icrosat/ssr .ht m l 网站上查得这3个标记的引物序列.最后,利用已报道的与P i -1连锁较紧密的SSR 标记引物RM 144、R M 224和网上查找获得3对SSR 引物在LAC23和各受体亲本间检测多态性,发现只有RM 224和MRG4766的扩增产物在LAC23与各受体亲本间表现出多态性(图1),它们的引物序列如表1所示.#75#第1期陈志伟等:稻瘟病抗性基因P i -1连锁SSR 标记的筛选和应用表1 亲本间有多态性的引物T able 1 The p ri m ers w hich sho w po l y m orphis m a m ong paren ts 抗病基因标记名称引物序列BAC 克隆SSR 序列位置重复序列P i -1R M 2245c -ATCGATCGATCTTCACGAGG-3c (F)--(AAG )8(AG)135c -TGCTATAAAAGGCATTCGGG-3c (R)P i -1M RG47665c -ATTGCTGCAAAGTGGGAGAC -3c (F)AC13706445957-46186bp(AGA )95c -AAGTGGAGGCAGTTCACCAC-3c (R )2.2 SSR 标记在物理图谱和遗传图谱上的位置分别从h ttp ://www .gra m ene .org /japonica /exportv ie w 和http://www .ncbinl m .nih .gov /entrez/vie w er .fcg?i d 上下载RM 144-RZ536的基因组序列和SSR 标记MRG4766的序列,并在http ://www.ncb.i n l m .ni h .gov /b last/b l 2seq /bl2.ht 上利用BLAST 2SE QUENCES 程序进行比较,确定MRG4766在RM 144-RZ536的位置,结果如图2所示.图2 Pi -1基因区域的物理图谱和遗传图谱Fi g .2 The physicalm ap and gen eti c m ap of P i -1gene reg i on根据刘士平等[9]的定位结果,P i -1与RM 144和RZ536距离分别为6.8和9.7c M,而RM 224与R M 144间距为5.7c M.由此可以估算出,P i -1与RM 144和RZ536间的物理距离分别为57和72kb(图2);而本研究获得的SSR 标记MRG4766与P i -1的物理距离仅10kb ,换算成遗传距离也仅为1.3c M.由此看来,M RG4766与P i -1间的距离非常近,可以满足MAS 对标记选择准确率的要求.2.3 P i -1基因的MAS 效果评价表2 P i-1基因的M AS 选择准确性 T ab l e 2 The cons i s t en cy of P i -1u si ng m arker -ass i sted selection 标记杂交组合BCF 1的标记基因型BCF 2的株系数及世代抗感分离的株系数全部感病的株系数选择的准确率/%R M 224LAC23@珍汕97B A a 55(BC 3F 2)50590.9LAC23@金山B-1A a 38(BC 2F 2)35392.1LAC23@金山S-1A a 42(BC 2F 2)38490.5M RG4766LAC23@珍汕97B A a 51(BC 3F 2)50198.0LAC23@金山B-1A a 34(BC 2F 2)340100LAC23@金山S-1A a 39(BC 2F 2)390100R M 224M RG4766LAC23@珍汕97BA a50(BC 3F 2)50100本研究在回交过程中利用R M 224或MRG4766对P i -1进行选择,并从中选单株的自交后代的抗性表现来判断MAS 选择的准确率.利用标记对P i -1基因选择的准确性评价如表2所示.从表2可以看出,在3个不同的群体中,利用RM 224对P i -1进行选择的准确率为90.5%-92.1%,3个群体中选择的准确性差别不大.但总的来看,利用该标记对P i -1选择的准确率可达90%以上,基本可以满足育种的要求;而利用MRG4766对P i -1进行选择的准确率为98%-100%,在3个群体中选择的准确性差别也不大,但选择的准确性比R M 224高,这与该标记与目标基因的遗传距离较近有关;同时利用RM 224和MRG4766对P i -1进行选择的准确率高达100%.表明利用目标基因两侧紧密连锁的分子标记同时对目标基因进行选择的准确率是非常高的,该结果与我们推断的遗传距离是相符合的(同时利用两标记对P i -1进行选择#76#福建农林大学学报(自然科学版)第34卷的理论值为1-0.068@0.013=99.9%).但由于在MAS 效果评价时群体不大(均小于60个株系),M RG4766和R M 224对目标基因选择的准确率还有待进一步验证.3 讨论随着水稻全基因组测序工作的完成和公布,人们可以根据已有的与目标基因紧密连锁的分子标记的序列进行染色体登陆,快捷地得到目标基因所在区段的序列,然后在该区段查找SSR 并合成引物,从而可以快速准确地找到与目标基因紧密连锁的SSR 标记.但是,SSR 标记引物的设计和开发还是比较复杂的,而且新设计出的引物不一定都会有扩增产物,就是有产物也不一定会在亲本间扩增出多态性片段.如本课题组在筛选与P i -1基因连锁标记时曾设计了6对引物,其中3对没有扩增产物,3对在亲本间没有扩增出多态性片段,均不成功.除了在水稻基因组序列中搜寻新的SSR 标记外,也可以用已公布的SSR 标记,根据目标基因的位置信息寻找与目标基因连锁的标记.目前在水稻中已经开发出近3000对SSR 引物,平均每157kb 就有1个SSR [10,11],而且大部份已定位在水稻物理图谱上.这样,利用这些标记及目标基因在水稻基因组中的位置信息,即可在物理图谱上直接查找与目标基因更近的SSR 标记.这种方法应该是目前获得SSR 标记最快速、最有效的方法.本研究中,我们利用这种方法获得了一个与P i -1紧密连锁的SSR 标记MRG4766.SSR 标记具有数量丰富、多态性高、操作简便、结果可靠、重复性好、技术难度低、实验成本较低等优点,是标记辅助育种较理想的分子标记.本研究在P i -1基因附近找到一个距离P i -1仅为1.3c M 的SSR 标记MGR4766,比刘士平等[9]筛选到的SSR 标记RM 144近5.5c M,利用该标记对P i -1进行跟踪选择将具有更高的准确率.该结果在我们的MAS 准确性评价中得到证实.另外,通过分析刘士平等[9]的定位结果和该区域各个标记在水稻基因组物理图谱上的位置,我们可以估算出MGR4766与R M 224位于P i -1的两侧,若以这两个标记同时进行选择,它们对目标基因选择的准确率预计将达99.9%以上,该结果也在我们的MAS 准确性中得到验证.本研究在确定MRG4766与P i -1的物理距离和遗传距离是根据前人定位的图谱近似推断得来的,由于目标基因与标记间的重组率在不同的群体中有一定的差异,故该结果与实际的物理距离和遗传距离会存在一定的误差,但是这种误差对评价MAS 的选择准确性不会有太大的影响.参考文献:[1]袁隆平.我在杂交水稻方面所做的工作[J].中国科技奖励,2001,9(1):14-19.[2]危文亮,赵应忠.分子标记在作物育种中的应用[J].生物技术通报,2000,(2):12-16.[3]郑康乐,黄宁.标记辅助选择在水稻改良中的应用前景[J].遗传,1997,19(2):40-44.[4]倪新强,王忠华.分子标记辅助选择及其在水稻育种中的应用[J].中国农学通报,2001,17(3):58-61.[5]C HEN H L,C HEN B T,ZHANG D P,et a.l P atho types o f pyr i culara g risea in rice fi e l ds o f centra l and sou t hern Ch i na [J].P l ant D is ,2001,(8):843-850.[6]YU Z H,M ACK I LL D J ,BOMM ON JM,et a.l T agg i ng genes for b last res i stance i n r i ce v i a li nkage to RFLP m arkers [J].Theor App l G enet ,1991,81:471-476.[7]M E W T V,PARCO S ,H I TTALMAN I S ,e t a.l F i ne m app i ng of m a j or genes f o r b last resi stance in r i ce [J].RGN ,1994,(11):126-128.[8]段远霖,吴为人,张丹凤,等.水稻幼穗分化受阻突变体lhd 的遗传分析与基因定位[J].科学通报,2003,48(15):1662-1665.[9]刘士平,李信,汪朝阳,等.利用分子标记辅助选择改良珍汕97的稻瘟病抗性[J].植物学报,2003,45(11):1346-1350.[10]M CCOUCH S R ,TEYTELM AN L,XU Y,et a.l D eve l op m ent and m appi ng of 2240new SSR m arkers for rice (O ryza sati vaL.)[J].DNA Research ,2002,(9):199-207.[11]TE M NVKH S ,PARK W D,AYRES N W,et a.l M app i ng and genom e o rganization ofm icrosate llite sequences i n r i ce (O ryzasati va L .)[J].T heor App l G ene t ,2000,100:697-712.(责任编辑:施晓棠)#77#第1期陈志伟等:稻瘟病抗性基因P i -1连锁SSR 标记的筛选和应用。

稻瘟病抗性等位基因挖掘

稻瘟病抗性等位基因挖掘
水稻稻瘟病是一种由Magnaporthe oryze引起的毁灭性病害,严重危害着稻米的生产安全。

选育和种植抗病品种是控制稻瘟病的一种经济有效且绿色环保的措施。

因此,新的抗性基因的挖掘和有效利用是水稻稻瘟病抗性育种的重要基础。

本研究通过对含Pik和Pi2位点的水稻近等基因系进行抗性鉴定表明,Pik和Pi2位点在中国大部分病圃均表现较持久高效的抗性。

32个抗源材料中的分子检测结果表明Pik和Pi2位点在分别含有16和25个,其中10个抗源材料中同时含有这两个位点；序列测定、氨基酸预测和序列比结果表明：Pikm、Pikh和Pi2分别在抗源12、14、24和32；11和19；5、6、9、10、11、13、16和18中被检测到,并且含有这些位点的抗源材料在临安、蒲江或者桃江病圃中表现抗病,而含有这3个位点的近等基因系在这3个病圃中均表现感病。

同源序列聚类分析表明：抗源15、23和28中的Pik位点与其他的序列同源关系较远；而抗源3和14中的Pi2位点形成较独立分支。

抗源中Pik和Pi2位点的等位基因变异分析和抗性表型鉴定,为发掘功能性等位基因和合理的利用这些抗源提供了基础。

稻瘟病抗性基因Pid2、Pid3和Pigm不同敲除突变体的抗性评价

稻瘟病抗性基因Pid2、Pid3和Pigm不同敲除突变体的抗性评价作者：张柱坚陈子强顾建强田大刚来源：《福建农业学报》2018年第12期摘要：谷丰B是一个广谱高抗稻瘟病水稻保持系，含有稻瘟病抗性基因Pid2， Pid3和Pigm。

为了进一步明确3个抗性基因在谷丰B中的作用，本研究利用CRISPR/Cas9多基因编辑系统构建了共敲除Pid2+Pid3+Pigm基因载体。

通过遗传转化试验以及DNA测序，T0代植株获得多种突变体组合类型。

对其中的Pid2、Pigm、Pid2+Pid3、Pid2+Pigm、Pid2+Pid3+Pigm 等5种纯合突变体的T1代株系进行稻瘟病室内接种鉴定，研究结果表明，Pid2、Pid3和Pigm 分别对86/5013、KJ201/CHE86061和 86/CHE86061/5013的菌株存在显著的抗性效应，Pid2+Pid3，Pid2+Pigm和Pid2+Pid3+Pigm的敲除株系的抗性不完全等同于单个基因的简单叠加，其中Pid2+Pid3+Pigm的突变体对菌株CHL768表现完全不同于其他类型突变体的感病性。

上述结果为解析广谱高抗稻瘟病水稻材料谷丰B的抗性遗传机理提供重要信息，也为水稻稻瘟病抗病育种研究提供参考。

关键词：CRISPR/Cas9;水稻;稻瘟病;抗性基因中图分类号：S 511文献标识码：A文章编号：1008-0384（2018）12-1231-06稻瘟病是水稻生产最严重的病害之一，流行年份一般减产10%～30%，严重年份减产40%～50%，局部田块绝收[1]。

培育和推广广谱高抗稻瘟病水稻品种是目前防治稻瘟病最经济有效且对环境安全的措施。

然而，由于抗病基因的不合理使用加速了稻瘟菌的变异，致使稻瘟病抗性品种使用3～5年后丧失抗性[2]。

因此，明确广谱高抗水稻品种抗病基因的相互作用对品种的合理布局尤为重要。

CRISPR/Cas9基因编辑技术是利用RNA介导Cas9核酸酶对靶向基因进行精确地修饰，最初是细菌和古细菌在长期演化中形成的对抗外来入侵病毒及外源DNA的一种适应性免疫防御机制[3]。

水稻稻瘟病抗性基因研究进展及其在育种上的应用

水稻稻瘟病抗性基因研究进展及其在育种上的应用康美花;曹丰生;陈红萍;刘建华;杨水莲;杨素芬;裴冬莲【摘要】综述了迄今已定位和克隆的稻瘟病抗性基因的研究进展,并结合国内对这些抗性基因的应用情况,展望了稻瘟病抗性基因在育种中的应用前景.【期刊名称】《江西农业学报》【年(卷),期】2010(022)002【总页数】4页(P95-98)【关键词】稻瘟病;抗性基因;定位;克隆;抗性育种【作者】康美花;曹丰生;陈红萍;刘建华;杨水莲;杨素芬;裴冬莲【作者单位】江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200【正文语种】中文【中图分类】S511水稻(Oryza sativa L.)是世界上 1/3以上人口的主要粮食之一,也是我国 65%以上人口的主食。

而由病原菌 Magnaporthe grisea引起的稻瘟病是水稻最严重的病害之一,在世界各个水稻生产国家或地区均有发生。

据统计,在1975～1990年,因稻瘟病引起的全球水稻产量损失高达1.57亿 t[1]。

在流行年份,稻瘟病造成的产量损失一般为 10%～20%,严重的可达 50%以上,局部田块甚至颗粒无收,而且还会导致稻米品质下降[2]。

实践证明,培育与种植抗病品种是最经济、最有效的防治稻瘟病的措施。

然而,大多数抗病品种在推广数年后,其抗病性会逐步丧失,其主要原因是大面积种植的品种的抗病基因相对单一,使得稻瘟病菌群体中的毒性小种逐渐成为优势小种,进而造成病害的流行[3]。

因此,抗稻瘟病基因的发掘和合理利用是当今抗病育种的关键。

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

Resistance Spectrum Difference between Two Broad-Spectrum Blast Resistance Genes, Pigm and Pi2, and Their Interaction Effect on Pi1
YU Miao-Miao1,2,3, DAI Zheng-Yuan1, PAN Cun-Hong1, CHEN Xi-Jun2, YU Ling1, ZHANG Xiao-Xiang1, LI Yu-Hong1, XIAO Ning1, GONG Hong-Bing3, SHENG Sheng-Lan3, PAN Xue-Biao2, ZHANG Hong-Xi1, and LI Ai-Hong1,*
重点实验室 , 江苏扬州 225009; 3 江苏丘陵地区镇江农业科学研究所 , 江苏句容 212400
摘
要 : Pigm 是 Pi2 基因簇的等位或紧密连锁基因。本研究构建了 4 个不同遗传背景下 Pigm 和 Pi2 的系列近等基因
系 , 204 个菌株苗期接种结果显示其抗性频率均超过 70%, 但 Pigm 和 Pi2 的抗谱重叠度仅为 54.4%~65.7%, 聚合 Pi1/Pigm 和 Pi1/Pi2 杂种的抗性频率均超过 90%。穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定表现与苗期接种一致的发病趋势。农艺性状调查结果显示获得的近等基因系与其轮回亲本基本相似 , 存在较少的累赘连锁。表明 Pigm 是一个与 Pi2 抗谱差异明显的广谱抗性基因 , 对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。关键词 : 稻瘟病抗性基因 ; 标记辅助选择 ; 近等基因系 ; 抗谱 ; 互作效应
多态性分子标记的发展结合 / 网站上分子标记的信息和3个抗性基因的定位或克隆信息, 采用Primer Premier 5.0软件发展分子标记设计引物, 引物由TaKaRa公司负责合成, 用1%~3%的琼脂糖电泳筛选多态性的分子标记。最后针对不同供体, 筛选获得与4个轮回亲本均有良好多态性的标记AP22、ZJ58.7及RM224, 用于后续的标记辅助选择。具体信息列于表1。 1.2
标记检测参照卢扬江等 [14] 的方法提取水稻全基因组 DNA。 20 μL PCR 反应体系, 包括 MgCl2 (25 mmol L1) 2.0 μ L, buffer (×10) 2.0 μ L, 引物 ( 上下游引物 , 3.084 mmol L) 1.5 μL, dNTP (10 mmol L1) 0.4 μL, Taq DNA 聚合酶(5 U μL1) 0.2 μL, 模板 DNA 2.0 μL; ddH 2 O 11.9 μ L 。 PCR 条件为 94 ℃ 预变性 5 min; 94 ℃ 变性 50 s, 55 ℃ 复性 50 s, 72 ℃ 延伸 1 min, 36 个循环 ; 72 ℃ 充分延伸 10 min。将 PCR 产物上样于含溴化乙锭的 3% 琼脂糖凝胶 , 电泳分离后于 BIORAD 凝胶成像仪下拍摄并观察读数。供体亲本带型、受体亲本带型和双带分别赋值 1、 3 和 2, 缺带赋值 0。 1.4 遗传背景回复率检测结合 / 网站上公布的水稻 SSR 分子标记的信息和本实验室开发的标记 , 采用目标基因区间以外相对均匀分布的 132 个分子标记 , 针对供、受体双亲进行多态性筛选 , 在 2个亲本之间具有多态性的标记确定为用于背景回复率检测的中选标记 , 要求每条染色体至少获得 3 个以上的多态性标记且分布相对均匀。参照 Hospital等 [15]的方法计 1.3
Yangzhou 225007, China; 2 Key Laboratory of Plant Functional Genomics, Ministry of Education, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China;
3
Abstract: Pigm, an R gene to rice blast disease, is either allelic or tightly linked to Pi2. In this study, a series of near-isogenic lines (NILs) containing Pigm and Pi2 under four genetic backgrounds of rice cultivars were established, respectively. The results from inoculating with 204 representative races at seedling stage showed that the resistance frequency of NILs carrying Pigm and Pi2 all reached more than 70%, but the overlapping degree of resistance spectrum between them was only 54.4% to 65.7%, and the resistance frequency of hybrids pyramiding Pi1/Pigm and Pi1/Pi2 was more than 90%. Disease development from artificial inoculation at heading stage and natural induction in disease nursery showed consistent trend with that from inoculation at seedling stage. Agronomic traits of most NILs were similar to those of recurrent parent, indicating that the target region contains few linkage drags. In conclusion, Pigm is a broad-spectrum blast resistance gene possessing significant resistance spectrum difference from Pi2, and holds important value for rice blast breeding. Keywords: Blast resistance gene; Marker-assisted selection; Near-isogenic lines; Resistance spectrum; Interaction effect
广谱稻瘟病抗性基因 Pigm 和 Pi2 的抗谱差异及与 Pi1 的互作效应
于苗苗 1,2,3 戴正元 1 潘存红 1 陈夕军 2 余玲1 张晓祥 1 肖宁1 龚红兵 3 盛生兰 3 潘学彪 2 张洪熙 1 李爱宏 1,*
1
李育红 1
江里下河地区农业科学研究所 / 国家水 2 扬州大学植物功能基因组学教育部
作物学报
ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(11): 19271934 ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9
/ E-mail: xbzw@
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01927
表 1 筛选的分子标记信息 Table 1 Marker information for MAS 基因 Gene Pi2 Pigm Pi1 标记 Marker AP22 ZJ58.7 RM224 预期片段长度 Length (bp) 143 236 237 正反向引物序列 Primer sequence (53 ) F: GTGCATGAGTCCAGCTCAAA; R: GTGTACTCCCATGGCTGCTC F: ACTTGCTGGGAGAAGGATT; R: AGTTCGTACTTTTCAGGCT F: ATCGATCGATCTTCACGAGG; R: TGCTATAAAAGGCATTCGGG
1
1.1
材料与方法
供试材料的选择
Pi1 和 Pi2 基因的供体亲本为 W1, 是以金 23B
Pigm 为轮回亲本导入 Pi1 和 Pi2 基因的中间材料 [9]。的供体亲本为谷梅 4 号。受体轮回亲本包括 2 个光温敏核不育系广占 63S、 97S, 及 2 个中籼稻恢复系 R084 和 R609, 均由本项目组保存或培育而成。
发掘新的广谱稻瘟病抗性基因是培育抗性品种及控制病害的有效途径。迄今已有 63 个抗稻瘟病位点的 77 个主效基因被分子定位 , 并有 22 个基因被克隆。这些基因分布于除第 3 染色体外的其他 11 条
水稻染色体上 , 并具有成簇分布的特性 (http://www. /gene/, 国家水稻数据中心基因数据库 ) 。其中 , 第 6 染色体短臂近着丝粒的附近分布有 Pi2、 Pi9 、 Pi22 、 Pi25 、 Pi26 、 Pi40 、 Pi42 、 Pi50 、 Piz 、
本研究由江苏省自然科学基金项目 (BK2011427)和江苏省农业科技自主创新资金产业体系类项目 (CX(12)1003-4)资助。
*
通讯作者 (Corresponding author): 李爱宏 , E-mail: yzlah@, Tel: 0514-87302340
第一作者联系方式 : E-mail: ymmie2009@; Tel: 15380376552 Received(收稿日期 ): 2013-03-21; Accepted(接受日期 ): 2013-06-24; Published online(网络出版日期 ): 2013-08-12. URL: /kcms/detail/11.1809.S.20130812.1751.021.html