一个水稻稻瘟病抗性基因BRG8的克隆与功能分析
发布时间：2021-02-02 03:58
稻瘟病是一种长期影响水稻产量和品质的真菌性病害,在全世界范围内,约80个国家和地区均可发生稻瘟病害。克隆稻瘟病抗性基因、探索水稻稻瘟病抗性机制,对于挖掘和创新利用抗病资源、选育抗病品种具有重要的指导意义。目前稻瘟病抗性基因克隆主要通过构建双亲群体、采用图位克隆的方法。本研究在全基因组关联分析的基础上进行候选基因挖掘,分离到一个决定水稻稻瘟病抗性的功能基因,并结合分子生物学实验方法对基因功能进行研究,所得主要结果如下:1.本研究利用全基因组关联分析的方法,克隆到一个位于水稻第8号染色体物理位置约5.2Mb附近的水稻稻瘟病抗性基因BRG8;转基因实验证实该基因具有稻瘟病抗性;通过对BRG8转基因后代接种白叶枯病菌,证实BRG8同时兼抗白叶枯病。2.通过对BRG8的时空表达模式进行研究,BRG8主要在水稻叶片中高表达,在其他组织中表达量较低;在水稻各生育时期均可检测到BRG8表达信号,其中分蘖盛期的表达量最高,有利于增强这个时期的稻瘟病抗性。诱导模式分析表明BRG8不受稻瘟病菌的诱导。BRG8蛋白信号主要定位于细胞质中,说明BRG8是一个胞质蛋白。3.对带有抗病单倍型Hap3的转基因植株与其...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
稻瘟病菌生活史（刘海涛等,2016）
苗瘟直接导致水稻出苗率降低，影响正常的栽培管理，因此在播种前通常采用药剂处理种杀灭携带的病原菌。叶瘟（图 1.2B）主要发生在水稻三叶期到抽穗期阶段，发病部位主要集中在叶片，发生严，稻田如同火烧（曹文磊,2014）。按照叶片病斑类型，叶瘟又可以分为急性型、慢性型、褐、白点型四种类型（图 1.2C）。急性型病斑是稻瘟病流行的前兆，通常呈暗绿色，椭圆型，面均有灰绿色霉层。慢性型病斑呈梭形，病斑中心部位为灰白色，病斑边缘坏死呈现褐色，则是呈现黄色的中毒部，慢性病斑的另一个主要特征是存在贯穿病斑的褐色坏死线。褐点型通常呈褐色小点，病斑直径较小因而通常分布于两条相邻叶脉之间，褐点型病斑多被诊断为具有稻瘟病抗性。白点型病斑在生产中不常发生，病斑表现为白色圆形小点，在气候适宜时点型会转化为急性型病斑（陈利锋和徐敬友, 2007; 陈茂娟, 2014; 王维超; 2011）。节瘟（图 1.2D），一般发生于水稻抽穗后，可见于水稻倒一、倒二节。发病初期为小型黑斑点，随着病情发展而环状扩大至整节，受到侵染的病节干缩发黑并逐渐凹陷，容易折断，造成严重的茎秆倒伏现象。区别于普通节瘟，穗颈瘟主要发生在穗颈部和枝梗上，影响水稻期营养物质转运，最终造成水稻结实率下降，影响产量（图 1.2E）。谷粒瘟（图 1.2F）发生在水稻结实以后的籽粒外壳上，造成谷粒变为暗灰色或者黑色，米黑，严重影响稻米外观与食用品质（高云等, 2018）。
可以特异性识别 MoChia1，二者通过形成复合物的形式释放对几丁质寡糖的捕免疫应答反应（Yang et al., 2019）。期的系统进化过程中，病原菌与植物都不断衍生出能够克服对方的分子途径第一层免疫机制，病原菌生理小种往往能够分泌一些特别的效应分子，称之为子通过逃避或抑制水稻的 PTI 防卫反应的方式来促进侵染，由此植物也进化出答机制，即 ETI（Valent and Khang, 2010; Zhang and Xu, 2014）。当病原菌侵染菌丝或者吸器向植物细胞中分泌效应分子，而这类效应分子的作用机制极其复BS-LRR 蛋白可以直接或者间接的特异性识别这类蛋白，从而快速的触发包括K 级联激活、防卫基因快速表达在内的多种防卫反应（Liuetal.,2013;Rayeta快速，表现强烈，对能够识别的病原菌具有强烈的杀伤作用，表现为质量抗性因 RRS1 可以直接识别茄科雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）的效应分子 P（Deslandesetal.,2003）。在水稻中，已经鉴定到多个 R 蛋白可以直接识别稻瘟白，激发防卫反应。NBS-LRR 蛋白 Pia、Pik、Piz-t、Pi-ta 等被证实靶向识别对-Pik、Avr-Piz、Avr-Pita 启动免疫应答模式（Cesari et al., 2013; DeYoung and I2000; Kanzaki et al., 2012; Li et al., 2009）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻稻瘟病研究进展[J]. 高云,颜培玲,宋小娟,王国强. 安徽农学通报. 2018(08)
[2]2017年全国水稻主要病虫害发生趋势预报[J]. 山东农药信息. 2017(04)
[3]四川稻瘟病抗性鉴定30年来的回顾与思考[J]. 卢代华,何芳,龚学书,王剑,伏荣桃,韩友学,马晖,张鸿. 中国农学通报. 2017(06)
[4]中国稻瘟病菌遗传多样性研究进展[J]. 王伟舵,刘永锋. 江苏农业科学. 2016(06)
[5]水稻稻瘟病抗性变化及抗性基因克隆的研究进展[J]. 刘海涛,徐倩,何炜,魏林艳,张建福,谢华安. 福建农业学报. 2016(05)
[6]水稻抗稻瘟病遗传与基因克隆研究进展[J]. 敖俊杰,胡慧,李俊凯,张陈玲,邢家宝,唐静,江广帅,杜斌,邱先进,徐建龙,邢丹英,杨隆维. 长江大学学报(自科版). 2015(33)
[7]水稻的病程相关基因[J]. 窦世娟,关明俐,李莉云,刘国振. 科学通报. 2014(03)
[8]玉米穗行数全基因组关联分析[J]. 张焕欣,翁建峰,张晓聪,刘昌林,雍洪军,郝转芳,李新海. 作物学报. 2014(01)
[9]全基因组关联分析在植物中的应用[J]. 涂雨辰,田云,卢向阳. 化学与生物工程. 2013(06)
[10]全基因组关联分析在水稻遗传育种中的应用[J]. 唐富福,徐非非,包劲松. 核农学报. 2013(05)
博士论文
[1]水稻苗期稻瘟病抗性的全基因组关联分析[D]. 王彩红.中国农业科学院 2014
[2]水稻SNARE蛋白基因OsSYP121在抗稻瘟病中的作用[D]. 曹文磊.南京农业大学 2014
硕士论文
[1]水稻耐淹发芽相关性状的全基因组关联分析[D]. 章孟臣.中国农业科学院 2016
[2]水稻品种抗稻瘟病和稻曲病的鉴定与评价[D]. 陈茂娟.中国农业科学院 2014
本文编号：3014005
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：95 页
【学位级别】：博士
【部分图文】：
稻瘟病菌生活史（刘海涛等,2016）
苗瘟直接导致水稻出苗率降低，影响正常的栽培管理，因此在播种前通常采用药剂处理种杀灭携带的病原菌。叶瘟（图 1.2B）主要发生在水稻三叶期到抽穗期阶段，发病部位主要集中在叶片，发生严，稻田如同火烧（曹文磊,2014）。按照叶片病斑类型，叶瘟又可以分为急性型、慢性型、褐、白点型四种类型（图 1.2C）。急性型病斑是稻瘟病流行的前兆，通常呈暗绿色，椭圆型，面均有灰绿色霉层。慢性型病斑呈梭形，病斑中心部位为灰白色，病斑边缘坏死呈现褐色，则是呈现黄色的中毒部，慢性病斑的另一个主要特征是存在贯穿病斑的褐色坏死线。褐点型通常呈褐色小点，病斑直径较小因而通常分布于两条相邻叶脉之间，褐点型病斑多被诊断为具有稻瘟病抗性。白点型病斑在生产中不常发生，病斑表现为白色圆形小点，在气候适宜时点型会转化为急性型病斑（陈利锋和徐敬友, 2007; 陈茂娟, 2014; 王维超; 2011）。节瘟（图 1.2D），一般发生于水稻抽穗后，可见于水稻倒一、倒二节。发病初期为小型黑斑点，随着病情发展而环状扩大至整节，受到侵染的病节干缩发黑并逐渐凹陷，容易折断，造成严重的茎秆倒伏现象。区别于普通节瘟，穗颈瘟主要发生在穗颈部和枝梗上，影响水稻期营养物质转运，最终造成水稻结实率下降，影响产量（图 1.2E）。谷粒瘟（图 1.2F）发生在水稻结实以后的籽粒外壳上，造成谷粒变为暗灰色或者黑色，米黑，严重影响稻米外观与食用品质（高云等, 2018）。
可以特异性识别 MoChia1，二者通过形成复合物的形式释放对几丁质寡糖的捕免疫应答反应（Yang et al., 2019）。期的系统进化过程中，病原菌与植物都不断衍生出能够克服对方的分子途径第一层免疫机制，病原菌生理小种往往能够分泌一些特别的效应分子，称之为子通过逃避或抑制水稻的 PTI 防卫反应的方式来促进侵染，由此植物也进化出答机制，即 ETI（Valent and Khang, 2010; Zhang and Xu, 2014）。当病原菌侵染菌丝或者吸器向植物细胞中分泌效应分子，而这类效应分子的作用机制极其复BS-LRR 蛋白可以直接或者间接的特异性识别这类蛋白，从而快速的触发包括K 级联激活、防卫基因快速表达在内的多种防卫反应（Liuetal.,2013;Rayeta快速，表现强烈，对能够识别的病原菌具有强烈的杀伤作用，表现为质量抗性因 RRS1 可以直接识别茄科雷尔氏菌（Ralstonia solanacearum）的效应分子 P（Deslandesetal.,2003）。在水稻中，已经鉴定到多个 R 蛋白可以直接识别稻瘟白，激发防卫反应。NBS-LRR 蛋白 Pia、Pik、Piz-t、Pi-ta 等被证实靶向识别对-Pik、Avr-Piz、Avr-Pita 启动免疫应答模式（Cesari et al., 2013; DeYoung and I2000; Kanzaki et al., 2012; Li et al., 2009）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]水稻稻瘟病研究进展[J]. 高云,颜培玲,宋小娟,王国强. 安徽农学通报. 2018(08)
[2]2017年全国水稻主要病虫害发生趋势预报[J]. 山东农药信息. 2017(04)
[3]四川稻瘟病抗性鉴定30年来的回顾与思考[J]. 卢代华,何芳,龚学书,王剑,伏荣桃,韩友学,马晖,张鸿. 中国农学通报. 2017(06)
[4]中国稻瘟病菌遗传多样性研究进展[J]. 王伟舵,刘永锋. 江苏农业科学. 2016(06)
[5]水稻稻瘟病抗性变化及抗性基因克隆的研究进展[J]. 刘海涛,徐倩,何炜,魏林艳,张建福,谢华安. 福建农业学报. 2016(05)
[6]水稻抗稻瘟病遗传与基因克隆研究进展[J]. 敖俊杰,胡慧,李俊凯,张陈玲,邢家宝,唐静,江广帅,杜斌,邱先进,徐建龙,邢丹英,杨隆维. 长江大学学报(自科版). 2015(33)
[7]水稻的病程相关基因[J]. 窦世娟,关明俐,李莉云,刘国振. 科学通报. 2014(03)
[8]玉米穗行数全基因组关联分析[J]. 张焕欣,翁建峰,张晓聪,刘昌林,雍洪军,郝转芳,李新海. 作物学报. 2014(01)
[9]全基因组关联分析在植物中的应用[J]. 涂雨辰,田云,卢向阳. 化学与生物工程. 2013(06)
[10]全基因组关联分析在水稻遗传育种中的应用[J]. 唐富福,徐非非,包劲松. 核农学报. 2013(05)
博士论文
[1]水稻苗期稻瘟病抗性的全基因组关联分析[D]. 王彩红.中国农业科学院 2014
[2]水稻SNARE蛋白基因OsSYP121在抗稻瘟病中的作用[D]. 曹文磊.南京农业大学 2014
硕士论文
[1]水稻耐淹发芽相关性状的全基因组关联分析[D]. 章孟臣.中国农业科学院 2016
[2]水稻品种抗稻瘟病和稻曲病的鉴定与评价[D]. 陈茂娟.中国农业科学院 2014
本文编号：3014005
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