水稻褐飛虱抗性基因的遺傳定位及近等基因系的構建和抗性評價.pdf

1、水稻（Oryza sativa L.）是全球超過一半人口的主食。褐飛虱（Nilaparvatalugens St(a)l，BPH）是水稻最為嚴重的蟲害之一。控制褐飛虱最為經濟環(huán)保的策略是利用水稻抗性基因培育抗蟲品種。目前，水稻中已經報道了30個抗性基因，其中7個已被克隆。然而，真正應用于育種的基因比較少，且大多數(shù)基因是在不同遺傳背景下鑒定的，其效應和育種前景難以準確評價。因而，在本研究中，我們利用圖位克隆的方法發(fā)掘了新的抗性基因，并通過

2、構建分子標記輔助選擇(marker-assisted selection，MAS)體系和回交育種，構建了前人已定位或克隆的13個抗性基因在9311背景下的近等基因系(near-isogenic line，NIL)，并結合基因型和抗性表型，準確區(qū)分和評價了這些抗性基因的效應。主要結果如下:
　　利用分子標記遺傳連鎖分析，我們在感蟲品種9311和抗蟲品種AUS69雜交衍生的F2∶3群體中，定位到兩個主效QTL，并分別暫時命名為Bph3

3、0和Bph31。它們分別位于第4號染色體長臂標記J63和RM252之間和第11染色體短臂標記RM536和RM1355之間，加性效應分別為1.56和1.14，LOD值分別為9.46和6.18，解釋的表型變異分別為11.65％和5.95％。
　　通過重組單株的篩選及其基因型和表型分析，我們最終把Bph31定位在標記11-165和In88之間(400kb)。通過參考序列日本晴在此區(qū)段的基因注釋，我們找到了兩個卷曲螺旋(coiled-co

4、il，CC)，核苷酸結合位點(nucleotide-bingdingsite，NBS)，亮氨酸重復(leucine-rich repeat，LRR)(CC-NBS-LRR)類基因，分別命名為LRR1和LRR2。我們測序并比較兩個親本9311和AUS69在這兩個基因上的差異，但只測通親本AUS69的LRR1的前部分和LRR2的全長基因。我們對比了LRR1和LRR2分別在AUS69和日本晴中的氨基酸序列，發(fā)現(xiàn)這兩個基因在兩品種間都有大量變異

5、，結果初步表明，LRR1和LRR2可能在AUS69的抗性中起到一定的作用，但還有待遺傳轉化的驗證。
　　利用MAS和回交育種技術，我們將前人報道的來源于9個供體的13個褐飛虱抗性基因如RH(Bph3和Bph17)、B5(Bph14和Bph15)、IR54751-1-2-44(QBph3和QBph4)、IR65482-4-136(Bph10)、IR71033-121(Bph20和Bph21)、IR65482-7-216(Bph18)

6、、Swarnalata（Bph6、Pokkali(Bph9)和BR96(Bph24)等，分別導入到9311中，通過正向選擇、反向選擇和RICE6K芯片的背景篩選，我們最終得到了13個9311背景的NILs。
　　我們考查了這13個NILs的苗期抗性，褐飛虱在NILs上的蜜露分泌量和存活率。結果顯示，抗性基因的導入顯著地提高了褐飛虱抗性，減少了褐飛虱的蜜露分泌量和存活率。在苗期抗性方面，Bph24-NIL和Bph6-NIL這兩個家系

7、表現(xiàn)為高抗水平，抗性等級分別為1.31和1.96;其次是表現(xiàn)為抗的家系Bph3-ML、QBph3-NIL、Bph15-NIL、Bph9-NIL和QBph4-NIL，抗性等級分別為2.34、2.09、2.38、2.42和2.49;再次是表現(xiàn)為中抗的家系Bph17-NIL、Bph20-NIL和Bph14-NIL，抗性等級分別為2.74、3.16和3.37;最后是表現(xiàn)為中感的家系Bph10-NIL、Bph21-NIL和Bph18-NIL，抗性

8、等級分別為4.73、5.69和6.25。綜合來看除Bph9外，第4號染色體上的抗性基因(QBph4、Bph17、Bph15、Bph20、Bph24和Bph6)普遍比第12號染色體上的抗性基因（Bph10、Bph18和Bph21）在9311背景下表現(xiàn)出更強的抗性。褐飛虱取食后蜜露的分泌量和存活率的趨勢基本上與苗期抗性一致。
　　本研究所用的13個抗性基因中存在三個基因簇內，其中已克隆的基因有Bph14、Bph17、Bph18和Bph

9、26。根據(jù)序列比較Bph18和Bph26是的不同等位基因。Bph10和Bph21編碼的氨基酸序列與Bph26完全一樣。Bph9和Bph26在第一個和第二個外顯子上有一些氨基酸的不同。QBph3編碼的氨基酸序列跟Bph14的有明顯的差異，它們在LRR區(qū)域有很多氨基酸的替換。Bph15編碼的氨基酸序列和Bph17完全一致，而QBph4、Bph20和Bph24編碼的氨基酸序列與Bph17相比有一些氨基酸的替換。
　　基于上述基因簇內不同