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水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究

连玲 涂诗航 张居念 董萌 何炜 郑燕梅 解振兴 施龙清 姜照伟 吴春珠

连玲,涂诗航,张居念,等. 水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究 [J]. 福建农业学报,2024,39(9):1−10
引用本文: 连玲,涂诗航,张居念,等. 水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究 [J]. 福建农业学报,2024,39(9):1−10
LIAN L, TU S H, ZHANG J N, et al. Analysis of disease and insect resistance genes in excellent sterile line FunongA [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(9):1−10
Citation: LIAN L, TU S H, ZHANG J N, et al. Analysis of disease and insect resistance genes in excellent sterile line FunongA [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(9):1−10

水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究

基金项目: 福建省科技计划公益类专项(2022R10230012);福建省自然科学基金(2022J01449);福建省农业科学院农业科技专项(GJYS202405);福建省农业科学院科技创新团队建设项目(CXTD2021005-3)
详细信息
    作者简介:

    连玲(1983 —),女,硕士,助理研究员,主要从事水稻分子生物学与分子育种研究,E-mail:lianling51@163.com

    通讯作者:

    吴春珠(1971 —),女,副研究员,主要从事水稻遗传育种研究,E-mail: wuchunzhu@faas.cn

  • 中图分类号: S511

Analysis of disease and insect resistance genes in excellent sterile line FunongA

  • 摘要:   目的  分析福农A中的抗病虫基因,为该不育系更好地应用于育种生产提供理论依据。  方法  以福农A及亲本福稻B、华航丝苗为材料,利用抗稻瘟病基因分子标记检测各材料中抗稻瘟病基因情况,并应用高密度芯片检测抗白叶枯病、抗病毒及抗褐飞虱基因情况。PCR扩增获得福农A及亲本福稻B、华航丝苗中的抗稻瘟病基因,进行序列比对分析。植株培养至三叶一心期,喷雾接稻瘟病菌并取样,采用 SYBR Green I 荧光定量 PCR(qRT-PCR) 分析抗稻瘟病基因的表达模式。  结果  福农A及亲本福稻B、华航丝苗中均含有稻瘟病抗性基因PibPiaPid3Pid2,但均不含Pi9Pi54PigmPitPi2;另外,福农A和华航丝苗中含有Pi5,而福稻B中含有PitaPi37。福农A及亲本福稻B和华航丝苗中均含有抗白叶枯病基因Xa21和抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1;福农A及华航丝苗中含持久性抗水稻条叶枯病毒基因STV11;但它们中均不含抗褐飞虱基因Bph14Bph15Bph18Bph26Bph6Bph9。扩增获得的 Pi5PiaPibPid3Pid2基因序列长分别为5 672、2 597、5 532、2 865、3847 bp;福农A与亲本华航丝苗中的Pi5基因序列完全一致;福农A和亲本华航丝苗、福稻B中的PiaPib基因序列均完全一致;福农A和华航丝苗中的Pid3Pid2基因序列完全一致,而它们与福稻B的序列分别有2个和5个碱基差异。在福农A中,抗稻瘟病基因Pi5Pib的表达明显受稻瘟病菌的诱导,接菌72 h时表达量最高;PiaPid3的表达随接菌时间的延长而逐渐升高,接菌96 h时表达量最高;Pid2的表达先升高后降低,且在接菌24 h时表达量最高。  结论  水稻三系不育系福农A中含有稻瘟病抗性基因Pi5、PibPiaPid3Pid2,抗白叶枯病基因Xa21、抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1及持久性抗水稻条叶枯病毒基因STV11。因此,该不育系有望应用于多抗基因的聚合育种研究。
  • 图  1  福农A及亲本的植株表型

    Figure  1.  Plant phenotype of FunongA and its parents

    图  2  稻瘟病抗性基因分析

    M为Mark 1000 bp/2000 bp,CK1为阳性对照,CK2为阴性对照,HH为华航丝苗,FD为福稻B,FN为福农A。

    Figure  2.  Analysis of rice blast resistance genes

    M: Mark 1000 bp/2000 bp, CK1: Positive control, CK2: Negative control, HH: Huahangsimiao, FD: FudaoB, FN: FunongA.

    图  3  稻瘟病抗性基因的PCR扩增

    M为Mark 10000 bp,FN为福农A, HH为华航丝苗,FD为福稻B。

    Figure  3.  Amplification of rice blast resistance genes by PCR

    M: Mark 10000 bp, FN: FunongA , HH: Huahangsimiao, FD: FudaoB.

    图  4  稻瘟病抗性基因Pid3Pid2的序列比对

    方框内为碱基差异位置。

    Figure  4.  Sequence alignment analysis of blast resistance genes Pid3 and Pid2

    Position of base difference is showed in the box.

    图  5  稻瘟病抗性基因的表达分析

    *表示差异显著(P≤0.05), **表示差异较显著(P≤0.01), ***表示差异极显著(P≤0.001)。

    Figure  5.  Expression analysis of rice blast resistance genes

    *indicated significant difference (P≤0.05), **indicated extremely significant difference (P≤0.01), *** indicated very extremely significant difference (P≤0.001).

    表  1  PCR及qRT-PCR引物

    Table  1.   Primers for PCR and qRT-PCR

    引物
    Primers
    引物序列(5′-3′)
    Primer sequence(5′-3′)
    片段大小(抗/感)
    Fragment size(Resistance/Susceptibility)/bp
    参考文献
    Reference
    Pibdom F:GAACAATGCCCAAACTTGAGA 365 (R) /无 (S) [9]
    R:GGGTCCACATGTCAGTGAGC
    Pi9 F:GCTGTGCTCCAAATGAGGAT 291 (R) / 397 (S) [10]
    R:GCGATCTCACATCCTTTGCT
    Pi5 F:ATAGATCATGCGCCCTCTTG 206 (R)/307 (S) [10]
    R:TCATACCCCATTCGGTCATT
    Pi54 F:CAATCTCCAAAGTTTTCAGG 216 (R)/359 (S) [11]
    R:GCTTCAATCACTGCTAGACC
    Pita F:CTCCCTTGTTCGGTCAAAAA 467 (R)/850 (S) [10]
    YL155:AGCAGGTTATAAGCTAGGCC
    R:CCACATTGATGAAGCCCATA
    Pia F:GCGACTGACACTTTCAATAGC 175 (R)/206 (S) [12]
    R:CGGTAGAGCAATTTAGAAGCAG
    Pigm F:CAGAGCAGTAACAAACCCTA 750 (R)/1800 (S) [13]
    R:TCCGCAAGATCAACATTC
    Pit F:ATGATAACCTCATCCTCAATAAGT 733(R)/无 (S) [14]
    R:GTTGGAGCTACGGTTGTTCAG
    Pid3 F:TACTACTCATGGAAGCTAGTTCTC BamHI, 148 (R)/ 178 (S) [15]
    R:AGCACTTCTTGACTACTGTCTGCCT
    Pi2 F:CAGCGATGGTATGAGCACAA 450 (R)/ 282 (S) [10]
    R:CGTTCCTATACTGCCACATCG
    Pi37 F:TCTTGAGGGTCCCAGTGTAC 1149(R)/无(S) [16]
    R:CGAACAGTGGCTGGTATCTC
    Pid2 F:GCGTCGAAGATGTCCTGAAGCTCA 629(R)/无 (S) [17]
    R:GGCAGTCGTATTGCTGTGAA
    Pi5-DNA F: CCTTCTCTCTTCTCGTTCTCCTATTTCACA 5672
    R: CAGTTGGTTTCTTGTAGGATTACAGGTCAGT
    Pia-DNA F:ACATTTTAGTCAACTCGCCTGTTCTTTT 2597
    R:CAATCAGAAAGCAACAGGTCCAAATAAC
    Pib-DNA F:ACAAAATCCATTCAAAAATAGAACAGAGCA 5532
    R:CACAGCCCCTCGGGTCCACAT
    Pid3-DNA F:AAGCGAGAAGGAAGTAACACCCAAGG 2865
    R:AAGAATGAATGTCCTGACTGAAACCAACT
    Pid2-DNA F:CTGGGTTTGAAGAAAAGAATAAAGGGAGTG 3847
    R:TGAAAATGATACTGAAAGGTCTGATGAAAA
    Pi5-qPCR F:TTCTGCTCGCTATCCAATCCAATG 173
    R:TTTCTGTATGATGTTGTTTGCTTCTCCTC
    Pia-qPCR F:CCAGCCACTTGCTCTTGTTACCATAG 134
    R:GCCGCATCCTTTCAAGTGTTTTATCA
    Pib-qPCR F:GGACAAGTGTTGGTGCTTCGGAG 176
    R:CCTTGGGCTTTGATAAACACCGCT
    Pid3-qPCR F:AAGCAGTGGAGGTCGCCAAGTC 138
    R:CGTCCTTGAACCGCTCGGCT
    Pid2-qPCR F:ACTAACTTCTTCCCTCCTGCGGCT 175
    R:AAGATGCGAAACGAGTTGTATTCCC
    Actin150 F:AGTGTCTGGATTGGAGGAT 147
    R:TCTTGGCTTAGCATTCTTG
    下载: 导出CSV

    表  2  抗病虫基因分析结果

    Table  2.   Analysis of disease and insect resistance genes

    基因名称
    Genes
    染色体
    Chromosome
    表型
    Phenotype
    探针类型
    Probe type
    福农A
    FunongA
    福稻B
    FudaoB
    华航丝苗
    Huahangsimiao
    xa13 8 白叶枯抗性 单倍型 0.08 0.08 0.22
    Xa21 11 白叶枯抗性 单倍型 1.00 1.00 1.00
    Xa23 11 白叶枯抗性 单倍型 0.07 0.10 0.07
    xa5 5 白叶枯抗性 单倍型 0.35 0.31 0.35
    Xa7 6 白叶枯抗性 单倍型 0.11 0.44 0.11
    Rymv1 4 抗黄色斑驳病毒病 SNP
    STV11 11 持久性抗水稻条叶枯病毒 SNP
    Bph14 3 褐飞虱抗性 单倍型 0.48 0.55 0.34
    Bph15 4 褐飞虱抗性 单倍型 0.16 0.16 0.16
    Bph18 12 褐飞虱抗性 单倍型 0.69 0.59 0.69
    Bph26 12 褐飞虱抗性 单倍型 0.52 0.43 0.52
    Bph6 4 褐飞虱抗性 单倍型 0.62 0.62 0.62
    Bph9 12 褐飞虱抗性 单倍型 0.40 0.28 0.40
    表格中探针类型为“SNP”的基因,样品编号下方的“√”表示与代表品种基因型一致,空格表示未检测到相关基因;表格中探针类型为“单倍型”的基因,样品编号下方的数字表示与标准样对比的相似度,“1.00”表示与标准样相似度达100%,样品中存在该基因。
    For genes with probe type "SNP" in the table, "√" indicated a consistent genotype with the reference variety and a blank indicated that the related gene was not detected. For genes with probe type "haplotype",the number represented the similarity compared to reference sequence. "1.00" indicated a 100% similarity to the reference sequence, and the gene existed in the sample.
    下载: 导出CSV
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-05
  • 修回日期:  2024-07-16
  • 网络出版日期:  2024-10-31

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