3个水稻材料抗褐飞虱基因定位与候选基因分析

发布时间：2020-09-24 09:40

　　水稻是中国的第一大粮食作物,褐飞虱是造成水稻受害减产的最主要害虫之一。实践表明,控制水稻虫害最安全经济的方式是从水稻种质资源中发掘抗褐飞虱基因,培育抗虫水稻品种。本实验从水稻抗源筛选入手,获得3个高抗褐飞虱的水稻品种ARC5984、570011、CL48并对其携带的抗性基因进行定位及候选基因分析。经多次抗虫鉴定表明,水稻品种ARC5984对褐飞虱种群的平均抗性级别为2.7,具有很强的抗虫性。利用ARC5984与9311杂交构建的包含230个家系的F2群体进行抗性基因初步定位,将其定位在第4染色体标记RM5635和RM5742之间的6 cM区域内,该区域内最大LOD值为59,该位点解释了 F2群体中抗褐飞虱表型变异的72%。然后利用回交群体BC1F2和BC2F2中筛选的重组单株,结合抗虫鉴定结果和基因型分析,将其精细定位在标记BF3和BF9之间,以日本晴为参考序列的46 kb区段内。对该区段内4个候选基因进行荧光定量表达分析表明,在受到褐飞虱侵染后,抗、感植株中候选基因Os04g35190和Os04g35210的表达量有显著差异。测序结果表明,ARC5984中Os04g35210的CDS与己克隆的基因Bph6相同,但Os04G35190的CDS在ARC5984和9311中存在差异。此外,基于褐飞虱寄主选择性实验、群体生长速率(PGR)和存活率实验,结果表明pre-NIL植株上褐飞虱数目显著下降,且明显抑制其生长和发育。可见,该基因介导了对褐飞虱显著的趋避性和抗生性。最后,利用RM5635和BF9两个标记进行分子标记辅助选择(MAS);将其应用于回交个体的筛选,证实了该连锁标记的有效性。多次苗期抗虫鉴定结果表明,水稻品种570011的平均抗性级别为2.9,表现出高抗性。将570011与9311杂交、自交得到120个F2:3家系,并利用其将目的基因定位于第4染色体标记4m19.12和4m24.64之间。基于标记信息和参考基因组分析,我们发现该抗性基因与Bph6基因十分靠近。因此,我们直接对该候选基因进行测序,结果表明该基因的CDS与Bph6存在多位点单碱基差异,我们推测570011中的褐飞虱抗性基因是Bph6的等位基因。经多次抗虫鉴定表明,水稻品种CL48对褐飞虱的平均抗性级别为2.8,表现出高抗性。我们将CL48分别与籼稻KW和粳稻TP309杂交构建F2定位群体。基于CL48/KW群体进行苗期抗虫鉴定,我们将抗性基因定位于第11染色体的分子标记11m16.89和11m18.41之间,该区域最大LOD值为22.5,解释的表型值的78.4%。基于CL48/TP309群体进行褐飞虱蜜露分泌量和体重增加量测定,将抗性基因定位在同一染色体的分子标记11m14.345和11m17.55之间。结果表明,采用不同群体和不同的表型指标确定的抗性基因位置基本一致。
【学位单位】：广西大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S435.111
【部分图文】：

褐飞虱,虫体,体重

度的天平上称重。两者相减后，为刚羽化的褐飞虱体重。保留体重在２？２．５邋ｍｇ之间的逡逑刚羽化的褐飞虱，记录体重（Ａ），放入蜡袋，并将蜡袋绑在供试水稻品种茎部距离地逡逑面约１￣２邋ｃｍ部位，由褐飞虱取食水稻（如图２－１），每株绑５个蜡袋。接虫４８小时后，逡逑先称取空的１．５邋ｍｌ离心管的重量，用吸管从蜡袋中吸出活的褐飞虱接入离心管，在逡逑１／１０００００精度的天平上称重。两者相减后，为取食两天后的褐飞虱体重、记录为Ｂ。实逡逑验前后褐飞虱体重量之差即为虫体增重量（Ｂ－Ａ），用虫体增重量除以取食前虫体重量逡逑即为虫体增重比（邓钊等，２０１６）。为了确保水稻植株抗性实验取得准确的结果，每株逡逑水稻单株上要重复３次以上的实验，鉴定每株水稻植株的抗虫性水平以虫体增重量、虫逡逑体增重比和蜜露分泌量的实验数据的平均值为标准（Ｘ＝虫体增重比的平均值）（表２－２）。逡逑图２－１褐飞虱蜜露量测定逡逑Ｆｉｇ．邋２－１邋ＢＰＨ邋ｈｏｎｅｙｄｅｗ邋ｅｘｃｒｅｔｉｏｎ邋ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ逡逑表２－２基于虫体增重和蜜露量评价水稻抗性的评价标准逡逑Ｔａｂｌｅ邋２－２邋Ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ邋ｃｒｉｔｅｒｉｏｎ邋ｏｆ邋ｒｉｃｅ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｔｏ邋ＢＰＨ邋ｂａｓｅｄ邋ｏｎ邋ｉｎｓｅｃｔ邋ｗｅｉｇｈｔ邋ｇａｉｎ邋ａｎｄ邋ｈｏｎｅｙｄｅｗ邋ｗｅｉｇｈｔ逡逑体重增加量逦增重比逦蜜露分泌量逦抗性级别逡逑ｗｅｉｇｈｔ邋ｇａｉｎ邋（ｍｇ）逦Ｒａｔｉｏ邋ｏｆ邋ｗｅｉｇｈｔ逦Ｈｏｎｅｙｄｅｗ邋ｗｅｉｇｌｉｔ邋（ｍｇ）邋Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｌｅｖｅｌ逡逑小于３．９９ｍｇ逦小于２０％逦Ｏｍｇ逦高抗（ＨＲ）逡逑４

琼脂糖凝胶,基因组,叶片,群体

苗期抗虫鉴定表明，抗性亲本ＡＲＣ５９８４对褐飞虱群体表现出很高的抗性水平，而逡逑９３１１表现出高感性；它们的平均抗性级别分别为２．７和８．７。Ｆ２群体中２３０个家系的抗逡逑虫表型分布情况如图３－３，该群体ＢＰＨ抗性级别范围为２．４？９．０，抗性值分布在７．０？逡逑７．９范围出现低谷。将Ｆ２群体中单株的抗性水平划分为高感（抗虫值为７．０？９．０）、中逡逑抗（抗虫值为４．０？６．９）、高抗（抗性值为０？３．９），据统计抗感单株的数量比为１６８：６２，逡逑卡方检验结果为０．３７，小于３．８４，表明该性状的分离比符合一对基因的孟德尔分离规律。逡逑这表明在？２群体中存在着控制表型分离的主效抗性基因。另外，群体中有些植株表现逡逑出超亲现象。逡逑７０邋１逡逑ＡＲＣ５９８４逦９３１１逡逑Ｉ：邋Ｉ逦ｉ逡逑Ｉ：；邋■逡逑：Ｉ邋＇邋W 卜：ｉｓ邋＿邋Ｌ．邋＿逡逑２．０－２．９邋３．０－３．９邋４．ＣＭ．９邋５．０－５．９邋６．０－６．９邋７各７．９邋Ｓ．０－Ｓ．９逦９．０逡逑ＢＰＨ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｓｃｏｒｅ逡逑图３－３利用９３１１／ＡＲＣ５９８４构建的Ｆ２：３家系对褐飞虱群体抗性评价的分布频率。逡逑Ｆｉｇ．邋３－３邋Ｔｈｅ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ邋ｏｆ邋ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ邋ｅｖａｌｕａｔｉｏｎ邋ｏｆ邋Ｆ２邋ｆａｍｉｌ

褐飞虱,群体,分布频率,家系

广西大学硕士学位论文逦３个水稻材料抗褐飞虱基因定位与候选基因分析逡逑图３－２琼脂糖凝胶检测分离的叶片基因组ＤＮＡ。Ｍ，邋ｍａｒｋｅｒ，邋１－７为不同样品逡逑Ｆｉｇ．邋３－２邋Ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｉｓｏｌａｔｅｄ邋ｌｅａｆ邋ｇｅｎｏｍｉｃ邋ＤＮＡ邋ｂｙ邋ａｇａｒｏｓｅ邋ｇｅｌ．邋Ｍ，邋ｍａｒｋｅｒ，邋１－７邋ｓａｍｐｌｅｓ逡逑苗期抗虫鉴定表明，抗性亲本ＡＲＣ５９８４对褐飞虱群体表现出很高的抗性水平，而逡逑９３１１表现出高感性；它们的平均抗性级别分别为２．７和８．７。Ｆ２群体中２３０个家系的抗逡逑虫表型分布情况如图３－３，该群体ＢＰＨ抗性级别范围为２．４？９．０，抗性值分布在７．０？逡逑７．９范围出现低谷。将Ｆ２群体中单株的抗性水平划分为高感（抗虫值为７．０？９．０）、中逡逑抗（抗虫值为４．０？６．９）、高抗（抗性值为０？３．９），据统计抗感单株的数量比为１６８：６２，逡逑卡方检验结果为０．３７，小于３．８４，表明该性状的分离比符合一对基因的孟德尔分离规律。逡逑这表明在？２群体中存在着控制表型分离的主效抗性基因。另外，群体中有些植株表现逡逑出超亲现象。逡逑７０邋１逡逑ＡＲＣ５９８４逦９３１１逡逑Ｉ：邋Ｉ逦ｉ逡逑

【参考文献】