水稻抗稻瘟病基因Pi2功能标记的开发及育种应用

发布时间：2020-06-17 20:54

【摘要】：水稻的三大病害每年都会对水稻造成严重的减产,其中主要以稻瘟病最为严重。使用分子标记辅助选择(MAS)的方法改良作物品种的抗性被认为是克服稻瘟病的最经济和最有效的方法。通过对Pi2等位基因的挖掘发现来自不同水稻品种的Pi2抗稻瘟病基因存在各种变异,主要结果如下:(一)在一些品种中,在Pi2基因组的1543-1545位点处存在3个碱基对的缺失。这些3bp的缺失导致半胱氨酸-精氨酸的丢失,同时发生甘氨酸替代。对Pi2基因组的1543-1545位点处发生缺失与不缺的蛋白质二级结构进行预测发现两者的蛋白质结构发生了变化,该变化发生在对植物抗稻瘟病很重要的LRR区域。具有3bp缺失等位基因的水稻品种与未缺失的相比较,对于稻瘟病的抗性较差。单倍型分析表明,这3 bp的缺失仅在籼稻中普遍存在,且缺失3 bp的水稻品种表现出较差的稻瘟病抗性,这表明Pi2的缺失等位基因变异最近发生并被人为选择。(二)针对该处开发了功能性分子标记Pi2-1,跨越Pi2基因的碱基对1543-1545位置。Pi2-1标记在抗病品种中扩增出1个片段长度为62 bps的单一条带;在感病品种中扩增出2个片段条带,一条为扩增LOC-Os06g17920基因组所具条带,片段长度62 bps;另一条为扩增Pi2基因组所具条带,由于存在3个碱基缺失,因而片段长度为59 bps。Pi2-1即为水稻抗稻瘟病基因Pi2的功能分子标记。在水稻抗稻瘟病分子标记鉴定时,利用这个功能分子标记进行扩增,再进行标记基因型鉴定,凡是扩增出62bps单一条带的,表明该品种不存在碱基缺失,Pi2基因功能正常,具有稻瘟病抗性。而扩增出2个片段条带的(62bps和59bps),则表明该品种Pi2基因存在3个碱基缺失,基因功能不正常,稻瘟病抗性较差。因此利用Pi2-1可快速高效地区分了具有良好和较差的稻瘟病抗性的水稻品种。(三)进一步利用Pi2-1开展MAS育种,定向改良感病水稻品种文香1号的稻瘟病抗性。试验结果证明,功能标记Pi2-1基因型对抗病性表型的选择效率达90%以上,利用标记辅助选择选育出的MAS-364、MAS-365、MAS-395和MAS-403品系具有优异的农艺性状,且具有较好的稻瘟病抗性。
【学位授予单位】：湖南农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.111.41

【参考文献】

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本文编号：2718149