薛芗[1]2016年在《水稻茉莉酸和细胞分裂素信号相关基因及QTLqSB-11~(LE)的抗纹枯病功能和机理研究》文中提出水稻iOryza sativa)是我国乃至全世界最重要的粮食作物之一,易遭受病虫害威胁。纹枯病是水稻叁大病害之一,在我国南方部分地区已成为水稻第一大病害,每年造成巨大的产量损失。水稻对纹枯病的抗性为典型的数量性状,抗病机制不明,抗病育种中只能利用数量抗病基因,致使水稻抗纹枯病育种进展较慢。本文分析了通过调节水稻自身基因OsOSM1的表达和提高细胞分裂素含量来增强水稻纹枯病抗性的可行性,同时对一个抗纹枯病主效QTL (quantitative trait locus)的功能进行了研究,取得的主要结果如下：1、提高水稻自身基因OsOSMl的表达可增强水稻对纹枯病的抗性本研究组之前通过水稻全基因组芯片鉴定到了一批仅在抗病品种YSBR1中受纹枯病菌诱导表达的抗性相关基因。其中1个基因(LOC_Osl2g38170)位于第12染色体上,无内含子,编码osmotin蛋白,属于PR-5家族,命名为OsOSMl。研究发现,水稻基因组中共存在2个osmotin编码基因,其中OsOSM1主要在孕穗期和叶鞘中高表达,与水稻纹枯病主要危害时期和特点相吻合。纹枯病菌侵染后,OsOSM1在抗病种质YSBR1中快速诱导表达,但在感病品种Lemont和徐稻3(XD3)号中则几乎未见增强表达。在XD3号中,我们对OsOSM1基因进行了超表达,发现相对于未转化对照,OsOSM1超表达系对纹枯病的抗性均有了显着提高,而且发现转基因系中的OsOSM1表达水平总体与其抗病水平呈显着正相关。农艺性状观测结果显示,OsOSM1过高表达会影响水稻的正常生长发育,但是当适当增强其表达水平时,可获得既增强纹枯病抗性又不影响生长发育和产量水平的优良转基因系,暗示OsOSM1具有一定的育种应用价值。OsOSM1蛋白定位于细胞质膜。OsOSM1超表达转基因系中茉莉酸途径(Jasmonic acid/JA)相关标志基因表达显着增强,OsSOMl也受茉莉酸甲酯(MeJA)诱导表达,这表明OsOSM1超表达系的抗性提高与激活JA介导的防卫信号有关。以上结果表明,OsOSM1在水稻抵抗纹枯病菌侵染中具有重要作用,研究结果为进一步通过转基因策略调节OsOSM1的表达或者从水稻自然资源中筛选OsOSM1高表达种质培育抗纹枯病育种中间材料奠定了基础。2、提高水稻细胞分裂素含量可增强水稻对纹枯病的抗性水稻纹枯病致病菌是一种腐生性真菌,具有典型死体营养型病原菌的侵染特征,即在侵染寄主细胞前通常需要先杀死细胞。前人研究显示,增强细胞分裂素含量(Cytokinin,CK)总体可延缓细胞死亡,减缓植株衰老。我们发现体外喷施CK类物质可增强水稻幼苗对纹枯病的抗性。通过农杆菌介导法,我们将一个由衰老诱导启动子驱动CK合成相关基因IPT的表达载体(PSAG39::IPT)转入感病粳稻品种XD3中,获得了内源CK含量显着提高的转基因株系。转基因系叶片中的叶绿素含量明显提高,衰老延缓。室内离体接种和大田接种结果显示,转基因系对纹枯病的抗性显着增强；相对于未转化对照品种,转基因系在纹枯病菌侵染初期的细胞死亡量明显减少。利用引进的水稻CK脱氢酶基因4 (cytokinin oxidase/dehydrogenases 4, CKX4,参与CK降解)的超表达转基因系,我们发现OsCKX4ox转基因系的叶绿素含量和细胞分裂素水平显着降低；相比于对照品种,OsCKX4ox转基因系对纹枯病的感病程度显着增强,病原菌侵染初期的细胞死亡程度明显加重。我们还发现一个滞绿(衰老显着延缓)突变体YD8-sgr,其在成熟后期,叶片中的叶绿素和CK含量均明显高于野生型对照,呈现滞绿表型；YD8-sgr对纹枯病的抗性显着增强,病原菌初期侵染诱导的细胞死亡程度明显减轻；YD8-sgr突变体中的11个OsCKXs中有10个表达水平显着低于野生型对照,表明YD8-sgr突变体主要是通过降低OsCKXs表达稳定突变体生育后期的CK含量,从而减少纹枯病菌侵染初期的细胞死亡量,最终提高水稻对纹枯病的抗性。以上结果首次阐明CK在调节水稻对纹枯病菌的抗性中具有重要作用,为进一步探讨CK在植物抗病防卫反应中的信号机制提供依据,同时也为水稻抗纹枯病分子育种开辟一条新的思路。3、抗纹枯病QTLqSB-11LE的克隆与功能分析qSB-11的抗性等位基因来自Lemont,命名为qSB-11LE,本研究组前期已将其精细定位在水稻第11染色体上的一个78kb区间内,并通过基因释义、测序和表达分析确定了4个候选基因,分别是编码跨膜氨基酸转运子蛋白基因(ORF1)、受体类蛋白基因(ORF10)、受体类蛋白基因(ORF11)和植保素缺陷型基因4(PAD4)。在此基础上,本研究在Lemont背景下首先对各候选基因进行了RNA干扰(RNAi)研究,纹枯病抗性鉴定结果显示,ORF1、ORF1l和PAD4的RNAi转基因系与对照Lemont处于相似抗性水平,相反ORFl0的RNAi转基因系对纹枯病的抗性显着低于Lemont,初步表明ORF10参与水稻对纹枯病的抗病反应。进一步我们在感病近等基因系NIL-qsb11TQ (Lemont遗传背景,但抗性基因qSB-11LE被回交置换为品种特青(TQ)中的感病等位基因qsb11TQ)背景中分别对候选基因ORF10和ORF1l进行了超表达,抗病鉴定结果显示,ORF10超表达转基因系对纹枯病的抗性水平显着高于对照NIL-qsb11TQ,而ORF11超表达系的抗性水平未见明显改进,说明ORF10是qSB-11LE的最可能候选基因。通过遗传互补试验,我们发现在NIL-qsb11TQ背景中导入ORF10全长基因几乎可恢复NIL-qsb11TQ的抗性,证明ORF10基因即是qSB-11LE。通过测序,我们在82份水稻自然品种中鉴定到编码区存在7种等位变异。通过qRT-PCR,我们发现ORF10在水稻孕穗期和叶鞘中高表达,这与水稻纹枯病主要在孕穗期严重发生且主要危害叶鞘的特点相吻合。ORF10受纹枯病菌诱导表达,但基本不受白叶枯病菌的诱导表达。亚细胞定位结果显示,ORF10蛋白在细胞膜和细胞核中均有定位。通过RNA-seq,我们对ORF1O的RNAi转基因系(10Ri-1)及对照Lemont进行了转录组分析,初步发现ORF10可能参与调控ET (Ethylene, ET)信号；进一步通过qRT-PCR,我们发现纹枯病菌侵染后,ET合成相关基因OsACO7ET信号途径中的标志基因OsEBP89在Lemont中均显着增强表达,但在ORF10的RNAi转基因系10Ri-1、10Ri-2和感病近等基因系NIL-qsb11TQ中则未见明显变化；随后我们测量了ET释放速率,发现在纹枯病菌侵染后24h和48h样本中,Lemont中的ET释放速率均显着高于NIL-qsb11TQ和10Ri-1、10Ri-2。以上结果表明,ORF10是通过影响纹枯病菌诱导的ET合成进而激活ET介导的防卫信号提高水稻对纹枯病的抗性。由于ORF10释义编码受体类蛋白,因此,我们怀疑其类似于已克隆的受体蛋白参与调控水稻的PTI反应或早期抗病反应。为此,我们利用两种已知PAMPs (Microbial-associated molecular patterns)因子chitin(几丁质)和短肽flg22(细菌鞭毛蛋白短肽),分别处理对照Lemont、NIL-qsb11TQ和10Ri-1转基因系的叶片,测定处理后的水稻叶片中还原性氧ROS(Reactive oxygen species)的聚集动态,同时分析了相关信号中的标志基因表达变化。结果显示,chitin处理后,Lemont中的ROS迅速得到聚集,其次是10Ri-1,而NIL几乎不受诱导；flg22处理后,Lemnot、NIL-qsb11TQ和10Ri-1中的ROS聚集量均有一定提高,但在Lemont中的聚集量更高,表明ORF10参与水稻的早期抗病反应。综合以上结果,我们初步提出了ORF10的抗病信号传导机制,即ORF10参与水稻对纹枯病菌的早期抗病反应,并快速诱导ET合成,从而激活ET介导的防卫反应以提高水稻对纹枯病的抗性。
谭彩霞[2]2004年在《水稻抗纹枯病近等基因系的构建》文中研究表明构建水稻品种特青与Lemont杂交组合的F_2代无性系群体，定位了2个抗纹枯病主效基因qSB-9和qSB-11，它们分别存在于特青的第9染色体和Lemont的第11染色体上，其中在第11染色体上定位的区间与本研究组以往用Jasmine85／Lemont群体定位的QTL的区间相似，在该染色体上抗纹枯病主效QTL也是来自亲本Lemont。从该组合的F_2代无性系群体中，选择第125号无性系为回交供体亲本(双抗亲本)，其在第9染色体上目标抗性主效基因(qSB-9)双侧标记带型像特青的标记带型，在第11染色体上目标抗性主效基因(qSB-11)双侧标记带型像Lemont的标记带型。第73和第86号无性系作为回交供体亲本(双感亲本)，其在第9染色体上目标抗性主效QTL(qSB-9)双侧标记带型像Lemont的标记带型，在第11染色体上目标抗性主效QTL(qSB-11)双侧标记带型像特青的标记带型。它们分别与轮回亲本特青和Lemont进行回交，BC_2F_1开始每代进行标记辅助选择，并且BC_2F_1和BC_4F_1世代同步进行纹枯病病原菌人工接种鉴定，每代在每个回交组合中据标记辅助选择和抗病鉴定的结果以及综合性状与轮回亲本的相似程度来确定回交单株。在BC_3F_1世代，根据上述要求收获了部分回交组合的种子(BC_3F_2)。在BC_3F_2世代，结合于标记辅助选择和抗病鉴定的结果以及综合性状与轮回亲本的相似程度选择部分回交组合符合标准的植株，分别混合得到特青背景下的双感近等基因系，以及Lemont背景下的双感、双抗近等基因系。将这些近等基因系连同轮回亲本同时种植于扬州大学农学院试验田和江苏里下河农科所试验田，构成2个地点、每个地点2次重复的随机区组试验。人工接种试验结果表明： (1) 不同近等基因系间发病严重程度的顺序为Lemont双感系>特青双感系>Lemont>特青>Lemont双抗系； (2) Lemont双感近等基因系的病级比轮回亲本Lemont的病级高1.2级左右； 扬州人学硕士学位论又 轮回亲本Lemont的病级比Lemont双抗近等基因系的病级高0.8级左右; Lemont双感近等基因系的病级比Lemont双抗近等基因系的病级高2.0级 左右;特青双感近等基因系的病级比特青的病级高1.5级左右。由此可以 说明当qSB一9和qSB一11单独存在时，分别可减轻病级1 .0级左右，同时 存在时可减轻病级2.0级左右;(3)没有发现这两个抗纹枯病QTLS环境之间存在互作。 由此，进一步验证了水稻抗纹枯病主效QTL定位结果的可靠性:抗纹枯病主效数量基因qSB一9和qSB一11的真实存在;并初步确定了它们在染色体上的区间;为抗纹枯病QTL精细定位、进一步操作单个QTL以及QTL克隆奠定了基础。
曹子想[3]2016年在《水稻抗纹枯病QTLs元分析及候选基因鉴定》文中认为由立枯丝核菌引起的水稻纹枯病是世界性水稻病害。水稻对该病的抗性为部分抗性,受多基因或数量性状基因座(quantitative trait loci/QTLs)控制,迄今未发现完全免疫的水稻种质和高抗的抗病基因。至目前,已先后有300多个抗纹枯病QTLs被报道分布于水稻全部12条染色体上。然而,由于采用的定位亲本、群体类型、遗传标记、鉴定方法以及环境条件等的不同,使得多数QTLs的位置不能直接比较,且置信区间较大,影响了育种应用。近年提出的QTLs元分析策略,其可利用已知QTLs的相关信息,通过数据整合再分析,推断出可靠性更高、位置区间更精确的一致性QTLs(Meta-QTLs)。本研究利用该方法,对抗纹枯病QTLs以及影响纹枯病的抗性的株高和生育期性状QTLs进行了元分析,并利用染色体片段代换系和高代回交群体对部分主效QTL进行验证及进一步定位;同时构建了高抗纹枯病水稻新种质YSBR1在江苏近年主推品种泰粳394(TJ394)背景下的全基因组染色体片段代换系。主要结果如下:1.收集前人有关水稻纹枯病抗性QTLs的研究报道,对符合元分析条件的188个抗纹枯病QTLs进行了元分析,获得34个抗纹枯病一致性QTLs,命名为MQSBR(Meta QTLs ofSheathblightresistance)。这些 MQSBRs 主要分布在水稻第 1、2、3、5、7、8、9、11和12染色体上,物理区间在0.2-4.2Mb范围内,其中近半数在1Mb区间内,明显小于前人报道的初级定位的置信区间。通过图谱比较,发现8个MQSBRs与MQHD(Meta QTLs of Heading Date)、MQPH(Meta QTLs of Plant Height)间连锁或区间重迭,余下 26 个MQSBRs可能与株高及生育期性状没有连锁关系。2.结合前人报道的可靠性较高的5个抗纹枯病QTLs(qSB-9TQ、qSB-11LE、qSB-11HJX74、qSB-11Tetep、qSB-12YSBR1、位置信息,发现MQSBR-25位于qSB-9TQ区间内,qSB-11LE位于MQSBR-27区间内,MQSBR-33和MQSBR-34位于qSB-12YSBR1区间内,这些结果证明元分析结果可靠性较好。本研究发现YSBR1/Lemont染色体片段代换系(Lemont背景)中有2个系的田间抗性显着强于对照Lemont,分别携带MQSBR-7、MQSBR-8和MQSBR-33、MQSBR-34,为了分析这2个系中是否还携带其它MQSBRs,通过236个分布于水稻12条染色体的多态性分子标记,检测发现这2个系的遗传背景中分别携带有7个和2个MQSBRs。3.为了发掘更多有利用价值的抗纹枯病主效QTLs,同时创建抗病育种中间材料,本研究构建了 YSBR1/TJ394全基因组染色体片段代换系。累计筛选到亲本间多态性分子标记266对,相对均匀的分布于水稻12条染色体上。累计获得了 111个以T394为背景的YSBR1染色体片段代换系,其中BC6F1世代代换系14份,BC5Fi世代代换系49份,BC4F1世代代换系37份,BC3F1世代代换系11份。代换系代换片段累计覆盖95%的YSBR1基因组信息。本研究利用覆盖qSB-12YSBR1的BC4F2回交分离群体(YSBR1/TJ394),通过复合区间作图法,发现一个抗纹枯病QTL,LOD值高达11.2,置信区间内包括MQSBR-34、MQPH-6和MQSBR-33的绝大部分区域。4.水稻第9染色体长臂中下端是不同研究学者多次检测到抗纹枯病QTLs的区间,在该区域共检测到5个MQSBRs,命名为MQSBR-22-MQSBR-26。结合纹枯病菌诱导差异表达基因信息,在MQSBR-24和MQSBR-25区间内各发现一个纹枯病菌显着诱导表达的基因 OsPIP(Plasma membrane intrinsic protein 2c)和 OsEXPR(Expansin-related protein 2 precursor)。通过RNA干扰,我们获得了 YSBR1背景下各基因转录表达显着下调的转基因株系。抗性鉴定结果显示,各基因的RNAi株系的病级数据与对照YSBR1间没有显着差异,表明它们可能不是MQSBR-24和MQSBR-25的候选基因。为了分析两个基因是否为qSB-9TQ的候选基因,我们利用各基因的RNA干扰系(OsPIP-Ri、OsEXPR-Ri/YSBR1背景)分别与Lemont背景下的qSB-9TQ导入系(LE-qSB-9TQ)杂交获得大量F1,同时配制对照F1(YSBR1×LE-qSB-9TQ)种子。对叁套F1杂交种植株进行纹枯病菌接种鉴定,结果显示,不同材料间的病情差异不显着,暗示两个基因可能也不是qSB-9TQ的候选基因。以上结果为进一步克隆水稻抗纹枯病QTLs并开展育种应用奠定了材料基础,具有重要的理论和实际价值。
王龙平[4]2012年在《数量基因qSB-9~(TQ)及qTAC-9~(TQ)在水稻抗纹枯病育种中的利用价值研究》文中研究表明纹枯病(Sheath blight)是水稻叁大病害之一,在我国南方稻区已经成为水稻第一大病害,严重影响稻米产量和品质,造成巨大的经济损失。国内外抗病育种实践表明,控制纹枯病最为经济的方法是选育、利用抗纹枯病新品种,而水稻纹枯病是数量基因控制的性状,利用分子标记辅助选择技术选育抗病品种是最有效的方法。本研究以带有抗纹枯病QTL-qSB-9TQ和分蘖角基因gTAC-9TQ的粳稻品种特青作为基因供体亲本,江苏推广的粳稻品种镇稻88和武陵粳1号为受体亲本,采用连续回交结合分子标记辅助选择技术的方法,将两个基因分别导入镇稻88和武陵粳1号背景中。基于前人对水稻抗纹枯病QTL-qSB-9TQ初步定位结果,设计覆盖较大区间的分子标记对qSB-9TQ进行辅助选择,随着对qSB-9TQ进一步定位,发现原区间带有一个分蘖角基因qTAC-9TQ分别用Indel标记Y74.7、Y79.8选择分蘖角基因qTAC-9TQ标记Y83-2、Y90.2及Y93.5选择抗纹枯病基因qSB-9TQ结合农艺性状选择,构建两个背景下既带有抗纹枯病QTL-qSB-9TQ又带有分蘖角基因qTAC-9TQ只带抗纹枯病QTL-qSB-9TQ只带分蘖角基因qTAC-9TQ以及两个基因都不带的四种基因型的近等基因系。2011年正季对所构建的两套近等基因系分别进行纹枯病抗性人工接种鉴定试验和产量比较试验,纹枯病抗性鉴定结果表明,qSB-9TQ基因能够降低纹枯病病级1级左右,qTAC-9TQ基因能够降低纹枯病病级0.5级左右,两个基因同时存在时降低病级1.3级左右,与对照都存在显着性的差异；产量比较试验结果表明,在正常田间管理即进行纹枯病正常防治的情况下,两个基因对产量的影响都不明显或没有影响。综合上述的试验结果,我们认为在进行抗纹枯病育种时,同时选择两个基因更有利于提高纹枯病抗性,由于我们所构建的近等基因系农艺性状还存在一定差异,这一结果只能为我们提供初步的依据。进一步的研究将会对两个基因对产量及纹枯病抗性的影响得出明确的结论。
郭彦[5]2017年在《小麦抗纹枯病QTL的抗性因素研究》文中研究表明普通小麦(Triticum aesrivum L.)(下文简称小麦)在粮食安全中占有重要地位,由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)所引起的纹枯病对小麦生产构成了严重威胁。例如,2015年我国小麦纹枯病流行面积将近1.4亿亩,造成了大量产量损失。对于该病害的防治,培育并利用抗病品种可以减少化学杀菌剂的使用,是最经济有效、安全环保的措施。目前,国内外在小麦种内尚未发现对纹枯病免疫的基因,但是从中鉴定的一些小麦品种(例如,CI12633、山红麦、Luke、AQ)其病情明显低于其它品种,表现出数量抗性的特点,这是由数量抗性位点(QuantitativeTrait Loci,QTL)控制的数量抗病性。众多研究表明,小麦抗病性位点的鉴定、克隆以及相关抗性因素研究对于后期的作物抗性育种实践具有重要意义。本实验室前期构建了小麦品种Luke与AQ杂交组合的高世代(>F10)重组自交系群体(Recombinant Inbred Line,RIL),并从中鉴定并发表了7个在不同试验环境条件下稳定表达的抗纹枯病QTL(QSe.cau-1AS、QSe.cau-2BS、QSe.cau-3BS、QSe.cau-4AL、QSe.cau-5DL、QSe.cau-6BL、QSe.cau-7BL)(Chenetal.2013)。在此基础上,本文研究目的是,进一步探讨这7个抗病QTL与植株形态性状、茎秆木质素含量、及2个防卫反应基因的关系,从而明确这7个QTL的抗病原因,哪些抗性点具有非小种专化性或非菌株专化性而哪些是通过诱导生理互作发挥抗性作用,从而更好地在育种实践中利用它们的抗病性。为此,本研究进行了以下4个试验:第一,在前期工作基础上,进一步完善Luke ×AQ染色体DNA标记遗传连锁图谱,将DNA标记数目增加到613个,RIL数目增加到266个,为小麦植株形态性状QTL染色体定位提供了准确可靠的基因型数据;第二,于田间种植上述266个RIL,观测它们的植株形态性状(共15个),得到了共两个生长期的5次生物重复试验的表现型数据,基于表现型数据和遗传图谱的基因型数据,进行了形态性状QTL的染色体定位,并比较这些形态性状QTL与上述7个抗纹枯病QTL之间的染色体位置关系,分析二者的遗传相关性;第叁,从934个高代RIL(>F10)筛选得到了8个关键RIL,其中7个RIL各自只含有1个不同的抗纹枯病抗性位点,第8个RIL不含有任何纹枯病抗性位点,将上述8个RIL种植在不利于小麦纹枯病的发生且没有发现该病发生的自然条件田间,于开花后取样测定了植株茎秆组成型木质素的含量,比较上述RIL组成型木质素含量的差异,从而分析各个抗性位点与木质素的关系;第四,于温室种植上述8个RIL,在拔节期对其接种纹枯菌,接菌5天后取其植株基部茎段,采用qRT-PCR方法测定各个RIL的过氧化氢酶基因转录量和病程相关蛋白-1基因的转录量,分析上述7个抗性位点与这两个防卫基因表达的关系。主要得到了如下4个方面的结果:(1)在上述7个抗纹枯病QTL中,有3个位点(QSe.cau-1AS、QSe.cau-2BS、QSe.cau-6BL)与植株形态性状相关,可能并不直接抗病,而是通过控制植株形态特征,影响植株群体内湿度等小气候因素,不利于纹枯菌侵染蔓延,预期不存在小种专化性或菌株专化性问题,具有更为持久的抗病性;(2)其中的1个抗性位点(QSe.cau-7BL)与茎秆组成型木质素含量相关,它可能是通过提高木质素含量,从而提高茎杆机械强度发挥抗病作用,因此,预期也不存在小种专化性或菌株专化性问题;(3)有3个抗性位点(QSe.cau-2BS、QSe.cau-3BS、QSe.cau-4AL)与过氧化氢酶基因转录量和病程相关蛋白-1基因转录量相关,二者是植物抗病机制代表性标志物,因此,这3个抗纹枯病QTL可以作为进一步研究小麦抗纹枯病抗性机制的切入点或试验材料;(4)还有1个位点(QSe.caau-5DL)与上述各个因素均无确定的相关性,需要进一步试验研究其抗病原因。
朱亚军[6]2011年在《染色体片段代换系的构建及其纹枯病抗性分析》文中认为水稻是世界最重要的粮食作物,受到多种病害危害,特别是由立枯丝核菌(Rhizoctonia solani Kiihn)引起的纹枯病每年造成巨大的产量损失,在我国南方部分稻区已成为水稻第一大病害,培育抗病新品种迫在眉睫。包括纹枯病抗性的在内的水稻大多数性状都是多基因控制的数量性状,将数量性状基因座(quantitative trait loci, QTL)剖分为单个孟德尔因子进行研究,对了解水稻的生长发育机制及改良水稻品质、增强水稻的抗逆性等方面具有重要的意义。如何将数量性状基因座(quantitative trait loci, QTL剖分为单个孟德尔因子,一个重要的策略就是构建染色体片段替换系(chromosome segment substiuttion lines, CSSLs),当受体亲本只含有一个供体亲本的片段时,称为染色体单片段代换系SSSL。CSSL与受体亲本只存在代换片段的差异,遗传背景与受体亲本一致,可以将数量性状基因座(quantitative trait loci, QTL)剖分为单个孟德尔因子,是用于QTL定位和分析的一种重要实验材料。良好的亲本是发掘和利用主效抗病QTL并开展水稻纹枯病遗传育种的物质基础。抗纹枯病水稻新种质YSBR1来源于籼、粳交后代群体,多年田间接种鉴定试验中均表现出对纹枯病较高水平的抗性。华粳籼74曾是南方主推籼稻品种之一,表现为中等纹枯病抗性。本研究主要是通过构建Lemont背景下YSBR1为供体亲本的CSSL群体及利用华粳籼74背景下的单片段代换系开展纹枯病抗性分析,定位新的纹枯病抗性QTL,同时适当开展部分主要农艺性状控制基因的研究。主要研究结果如下：1.初步构建了86个代换系,分布于水稻各染色体,其中Chr2、7、8、9、10等5条染色体已经基本覆盖,其余染色体覆盖比例不一。田间观察发现,多数代换系在生育特性和主要农艺性状上趋向轮回亲本。2.抗病亲本YSBR1和感病亲本Lemont之间分子标记的多态性较差。试验共检测了2381个标记,多态性比例仅为9.03%,其中Chr3相对较高,达18.97%,Chr11最少,仅有1.51%。分析认为YSBR1偏籼稻,Lemont偏粳(爪哇稻),都不是典型的籼粳稻,对它们之间多态性标记的获得有较大影响。3.利用48个YSBR1为供体亲本的CSSLs对水稻纹枯病抗性QTL进行了初步研究。方差分析和相关分析表明,代换系群体内各株系之间对纹枯病抗性存在极显着差异,亲本间抗性差异极显着,重复之间极显着相关。初步分析认为,水稻第2、8、9、12染色体上存在纹枯病抗性相关QTL,其中qSB-2Y-、qSB-12Y-与前人F2群体定位结果位于相同区间且抗病效果最好,很可能是真实存在的主效抗纹枯病QTL。鉴于各代换系实际代换片段的非唯一性,上述纹枯病抗性QTL的真实性还需进一步纯化背景和多重复验证。4.引进的华粳籼74为轮回亲本的66个SSSLs中,多数SSSLs的株叶形态及发育进程与受体亲本华粳籼74相近,有少数系的生育期和株高与受体亲本间存在明显差异。经两年纹枯病接种和田间调查,初步鉴定了5个QTLs,其中qSB-11HJX效应最大,其次为qSB-1aHJX。5.以一个SSSL(编号为P271)与轮回亲本华粳籼74杂交,F2分离群体采用复合区间作图法作图,结果表明主效抗性QTL-qSB-11HJX真实存在,位于第11染色体长臂末端分子标记ZY27.49-ZY27.92-11之间(约0.43Mb,2.5cM),加性效应-0.7595,显性效应0.1872,可解释的表型变异率为12.08%,抗性表现为(部分)隐性遗传。近等基因系材料分析(编号为P272、P274)则将另一个抗性QTLqSB-laHJX的置信区间限定在标记RM490-ZY7.7-1-5(约0.93Mb)之间,主要为(部分)显性遗传。
殷跃军[7]2008年在《水稻抗纹枯病QTL qSB-9~（Tq）的遗传分析和精细定位研究》文中研究说明纹枯病是世界性的水稻3大病害之一。水稻对纹枯病的抗性属于典型的数量性状。迄今,在水稻的多个研究群体上一共检测到30个左右的抗纹枯病QTL,涉及全部的水稻12条染色体。水稻第9染色体是发现抗纹枯病QTL次数最多的染色体。其中来自相对抗病品种特青(Teqing)第9染色体的抗纹枯病QTL qSB-9~(Tq)被不同研究者多次定位到,具有较高的重演性,并受到较多的关注。因此,本研究围绕qSB-9~(Tq)开展了一系列的遗传研究,并对其进行了精细定位。主要研究结果如下。采用标记辅助选择结合性状鉴定的回交验证策略,构建了Teqing与相对感病亲本Lemont(轮回亲本)的回交群体,每个回交世代均以RM201和RM6971作为qSB-9~(Tq)的双侧标记对其进行选择。于回交BC_5F_1世代证实qSB-9~(Tq)是一个真实的抗性QTL(QRL,quantitative resistance locous),而且利用分子标记RM201和RM6971对其选择是有效的。在此基础上,为了更精确地评价qSB-9~(Tq)的抗病效应,我们适当扩大目标区间的选择范围,利用覆盖该QRL置信区间的7个多态性分子标记进行前景选择,于BC_6_1世代用114个均匀覆盖水稻12条染色体的分子标记对前景选择的中选单株进行背景选择,从中筛选出前景标记基因型均为杂合型,且在所有背景标记位点上均与轮回亲本Lemont完全一致的1个单株。连续两年对该单株的扩繁后代(BC_6F_2)及随后获得的近等基因系(BC_6F_3)采取完全随机试验和随机区组试验2种不同的试验设计,对qSB-9~(TqTq)纯合型、qSB-9~(LeLe)纯合型和qSB-9~(TqLe)杂合型等3种基因型个体(BC_6F_2)和近等基因系(BC_6F_3)间的病级差异分别进行统计分析。结果表明:两种实验设计结果表现出一致的趋势,即qSB-9~(Tq)存在于分子标记RM242-Y92.5之间,可减轻病级0.7-1级(0-9级病情分级系统)左右,且其抗性表现为几乎完全的显性特征。之前在水稻品种Jasmine85和明恢63(Minghui63)的第9染色体上也分别定位到抗纹枯病QTL,根据其有利等位基因的来源分别被命名为qSB-9~(J85)和qSB-9~(MH63)。通过分子标记与水稻物理图谱间的整合分析,发现qSB-9~(J85)、qSB-9~(MH63)和qSB-9~(Tq)等3个QTL的置信区间相近或局部重迭。采用标记辅助选择结合性状鉴定的回交验证策略,以感病亲本Lemont为轮回亲本构建Jasmine85/Lemont和Minghui63/Lemont两个回交组合的拟染色体片段代换系群体。在两个不同的回交世代对这2个QTL进行了验证,证实qSB-9~(J85)和qSB-9~(MH63)真实位于第9染色体上的分子标记RM6971-RM201区间内,而根据上述分析,qSB-9~(Tq)也很可能位于该区间内。这3个QRL在杂合状态下平均可减轻病级1.0级左右,初步推测它们可能是同一个QRL。本课题组之前已经利用Teqing/Lemont(轮回亲本)组合的回交群体证实了水稻品种Lemont第11染色体上的抗纹枯病QTL qSB-11~(Le)。本研究利用相同组合,也证实了来自Teqing第7染色体的抗水稻纹枯病QTLqSB-7~(Tq)。在此基础上,为了研究qSB-9~(Tq)与这两个QRL之间的聚合效应及相互之间的互作关系,我们利用3个QRL的双侧分子标记辅助连续回交结合性状鉴定,通过将Teqing与Lemont(轮回亲本)杂交并连续回交,构建了这3个QRL的一套近等基因系。在一致的遗传背景下,对各QRL的主效应、聚合效应及其互作关系进行了研究。结果显示,3个QRL单独存在或在聚合状态下均能显着提高水稻品种对纹枯病的抗性水平,而且,不同QRL之间普遍存在互作关系。为了更有效地开展qSB-9~(Tq)的标记辅助育种以及对其进行克隆和抗性机理的研究,我们采用构建目标区间染色体单片段迭代系的策略,对qSB-9~(Tq)进行了精细定位研究。首先在其选择区间RM242-Y92.5(第叁章)以及外侧一定距离内,发展和筛选到在两个亲本间具有多态的PCR分子标记共22个,其平均物理间距为319.753kb,可较高密度地覆盖整个大区间。利用这些分子标记,对本论文第叁章近等基因系构建过程中获得的1个BC_6F_1中选单株(背景为轮回亲本Lemont基因型,仅在目标大区间为杂合基因型)进行标记检测,结果显示该单株的22个标记位点均为杂合型。随后我们对其自交后代进行标记检测,并根据不同的标记基因型,构建了在不同标记间发生交换重组的44类共894个染色体单片段代换系(染色体单片段迭代系)。于2007年正季选择其中的240个迭代系,进行2个区组重复的田间接种试验,于抽穗期后30天调查各迭代系的病级和病指。随后对各迭代系的几个主要农艺性状进行调查,并发现在大区间内存在一个控制分蘖角的主效QTL(大分蘖角基因来自供体亲本Teqing)。为了排除该分蘖角QTL对病情的干扰,我们选择不携带该大分蘖角基因的迭代系对qSB-9~(Tq)进行精细定位。对迭代系两个重复的病级和病指进行联合聚类分析。采用的聚类方法分别为系统聚类的离差平方和法,以及动态聚类的最小组内平方和法。以动态聚类结果为基础,系统聚类方法结果为参考,对各迭代系进行抗感分型并确定目标QTL的左右边界,从而实现qSB-9~(Tq)的精细定位。结果表明,在整个目标大区间内存在2个抗纹枯病QTL,分别位于分蘖角QTL的左侧和右侧,分别命名这2个QTL为L-qSB-9~(Tq)和R-qSB-9~(Tq)。这两个QRL的物理区间分别为Z77.2-Y77.7和Y86-Y90.2,区间大小分别为180.875Kb和207.724 kb。综上所述,本研究首次在近等基因系的水平下,研究了一个水稻抗纹枯病QTL qSB-9~(Tq)的效应和作用方式。该QRL的抗性表现为几乎完全的显性,预示着其在水稻杂种优势利用方面具有较大的应用潜力。同时,该QRL与qSB-11~(Le)和qSB-7~(Tq)之间存在的互作关系,也暗示着其在分子标记辅助聚合育种中具有潜在的利用价值。进一步对其进行精细定位研究,不仅可以更高效地进行qSB-9~(Tq)的分子标记辅助育种,而且还将为该QRL的克隆和数量抗性机理研究打下坚实的基础。
胡海云[8]2011年在《水稻抗纹枯病数量基因鉴定》文中指出纹枯病是世界性的水稻叁大病害之一,严重发生时可导致巨大的产量损失和严重的品质降低。水稻对纹枯病的抗性为典型数量性状,迄今未发现主基因抗性和免疫或高抗种质。因此,深入挖掘现有资源中的数量抗性基因(Quantitative trait locus, QTL),不仅具有重要的实践应用价值,而且可以对数量抗病性的机理研究提供帮助。研究组此前将qSB-11Le定位于水稻第11号染色体上的一个74kb区间内。对部分代换系进行年际间重复接种鉴定,进一步证实上述定位区间的正确性。预测存在11个ORFs (Open Reading Frame),其中5个存在不同程度的注释信息。在病原菌接种后的不同时期对相关ORFs进行了半定量RT-PCR分析,结果显示,5个存在注释信息的ORFs均是表达的基因,其它ORFs不表达。对5个表达基因的编码区及其上下游各2kb和lkb左右序列进行测序分析,结果显示,ORF3在亲本间不存在差异,其他4个基因在亲本间均存在不同程度的序列差异,将这4个ORFs暂定为qSB-11Le的候选基因。分别在各基因特异区域内设计PCR引物,以携带qSB-11Le的Lemont的基因组DNA为模板,扩增构建了4个候选基因的RNA干扰载体,同时构建了ORF10和ORF11的超表达载体和黄色荧光蛋白融合表达载体。利用农杆菌介导法将各载体转入水稻品种Lemont中,其中ORF1、ORF6和ORF10的干涉载体以及ORF10的超表达载体(转化Lemont的感病近等基因系NIL-qSB-11Tq)均得到了部分阳性转基因植株,ORF11的相关载体转化工作尚在进行中。通过基因枪转化法,将ORF10和ORF11的融合表达载体转入洋葱表皮细胞,结果显示,ORF10的表达产物在细胞质膜和核内均有定位。以Lemont和其感病等基因系NIL-qSB-11Tq(携带qSB-11Le的感病等位基因)分别为相对抗/感对照,对部分干涉和超表达植株进行纹枯病菌接种鉴定。接种后一周调查各植株的病斑长度,抽穗后30d左右调查各植株病级。结果显示,ORF1和ORF6的干涉株与对照间的病级差异不显着；ORF10的干涉株相比Lemont更加感病。结合前期工作,初步认为ORF10最可能是qSB-11Le。数量性状的表型鉴定通常需要采用大群体和多重复实验,由于参与鉴定试验的群体规模尚小,且超表达转基因植株获得较晚,未能进行正季实验。因此,后续还需对各相关材料进行大群体多重复鉴定,以验证上述结果。同时,已构建ORF10的互补载体,互补转化工作正在进行中。本研究为这些工作奠定了坚实基础,将加速qSB-11Le的克隆。
李国志[9]2012年在《水稻抗纹枯病数量基因qSB-9~(TQ)的精细定位研究》文中指出纹枯病是水稻世界性的叁大病害之一,其抗性属于典型的数量性状。近年来,不同研究者在水稻的多个研究群体中检测到了抗纹枯病QTL,涉及到了水稻的全部12条染色体,其中水稻的第9号染色体是发现抗纹枯病QTL次数较多的染色体。本课题组利用TQ/LMNT的F2无性系群体,在相对抗病亲本特青第9号染色体上定位到一个抗纹枯病QTL qSB-9TQ,并利用近等基因系证实了其位于标记Y242～Y93.5之间。遂采用构建TQ/LMNT染色体单片段迭代系的策略,进行QTL的精细定位。在对qSB-9TQ精细定位的过程中,发现在定位区间存在一分蘖角基因qSB-9TAC。本研究亦对qSB-9TAC和qSB-9TQ的效应及互作关系进行了研究,结果发现：qSB-9TAC和qSB-9TQ不是同一个基因,但分蘖角基因qSB-9TAC对水稻纹枯病存在一定的间接效应,且二者存在微弱的互作效应,分蘖角基因的存在,在一定程度上影响了qSB-9TQ的精细定位。利用该组合覆盖目标区间的染色体单片段迭代系进行qSB-9TQ定位研究,确定其区间在分蘖角基因的右侧,位于标记Y82.1-Y93.5之间。通过发展多态性标记,进一步构建覆盖目标区间不含分蘖角的染色体亚区间单片段迭代系。2010年和2011年连续两年对83份亚区间单片段迭代系进行了纹枯病田间接种鉴定试验,根据各个染色体单片段迭代系以及各个基因型迭代系的平均病级和平均病指,对其进行聚类分析,划分相对抗感类型,进而对抗纹枯病QTL qSB-9TQ进行精细定位。结果发现：QTL qSB-9TQ位于标记Y84-Y86之间,物理区间为293.5kb。进一步发展CAPS标记,将qSB-9TQ区间缩小至GZ12-Y86之间,两标记间物理距离为146kb左右,从而实现了目标QTL较精细的定位。此外,在对qSB-9TQ进行精细定位过程中,发现感病亲本Lemont第11号染色体存在一个抗纹枯病QTL。本研究对QTL qSB-11LMNT和qSB-9TQ和进行了单独效应和互作效应分析。结果发现：qSB-11LMNT和qSB-9TQ对水稻纹枯病有显着的抗性效应,均能够达到1级左右,能够明显的提高对水稻纹枯病的抗性,而二者的互作效应并不十分显着。
吴凡[10]2015年在《YSBR1/Lemont染色体片段代换系的构建及主效抗纹枯病QTL的精细定位》文中进行了进一步梳理纹枯病是世界性水稻最重要的病害之一,在我国南方部分省区已成为水稻第一大病害。水稻对纹枯病的抗性受多基因控制,是典型的数量性状。YSBR1是本实验室前期选育的高抗纹枯病水稻品系,通过构建YSBR1与感病Lemont间的F2 (Lemont×YSBRl)无性系遗传群体,前期研究已经检测到了一些抗纹枯病QTLs。本研究在此基础上以Lemont为受体、YSBR1为供体构建了基本覆盖YSBR1全基因组的染色体片段代换系并开展了抗纹枯病QTL的定位研究,取得的阶段性结论如下：(1)为了进一步验证及精确定位YSBR1中的主效抗病QTL,本研究在Lemont背景下构建了104个YSBR1染色体片段代换系,其中高世代(BC6世代)代换系69个,低世代(BC3世代)株系35个,导入的YSBR1片段累计覆盖其基因组的97.32%。对高世代代换系中的22个进行大田重复抗性鉴定,证实qSB2-1YSBR1、qSB2-2YSBP1、qSB7-1YSBR1、qSB7-2YSBR1、qSB12YSBR1和qSB5LE是真实存在的抗纹枯病QTL,其中前5个QTL中的抗性等位基因来自YSBR1, qSB5LE的抗性等位基因来自Lemont。(2)温室苗期鉴定和田间成株期抗性鉴定结果均显示qSB12YSBR1是一个抗纹枯病主效QTL,可解释抗性表型变异率超过10%；在田间抗性鉴定中可减轻病1.20级,在温室成株期抗性鉴定中可减轻病级1.57级。在qSB12YSBR1初步定位区间内新构建了部分重组型片段代换系(简称亚片段代换系),分别在温室和田间环境下对各亚片段代换系的抗纹枯病表型进行了鉴定,结合各代换系的代换片段基因型,将qSB12YSBR1进一步定位在分子标记RZ19.9与RZ21.1之间,标记间距约1.2Mb。(3)构建了覆盖qSB2-2YSBR1部分置信区间的染色体片段代换系,在苗期温室抗性鉴定中,发现qSB2-2YSBR1可减轻纹枯病病级2级以上,在田间抗性鉴定中可减轻病级1.19级。综合qSB2-2YSBR1相关代换系的抗、感表型和基因型以及其在F2无性系定位群体中的定位结果,认为qSB2-2YSBR1最可能位于分子标记RM13672与RM525之间,标记间距离约2.3Mb。(4)为加速YSBR1中优异性状基因尤其是抗纹枯病QTL在江苏粳稻品种中的应用,本研究又以江苏大面积推广品种泰粳394(审定名武运粳24)为受体、YSBR1为供体启动了新的一套染色体片段代换系的构建工作,亲本间杂交和回交工作已进行至BC3世代；筛选到亲本间多态性分子标记220对,相对均匀的分布于水稻12条染色体上,为进一步构建覆盖YSBR1全基因组的染色体片段代换系奠定了基础。
参考文献：
[1]. 水稻茉莉酸和细胞分裂素信号相关基因及QTLqSB-11~(LE)的抗纹枯病功能和机理研究[D]. 薛芗. 扬州大学. 2016
[2]. 水稻抗纹枯病近等基因系的构建[D]. 谭彩霞. 扬州大学. 2004
[3]. 水稻抗纹枯病QTLs元分析及候选基因鉴定[D]. 曹子想. 扬州大学. 2016
[4]. 数量基因qSB-9~(TQ)及qTAC-9~(TQ)在水稻抗纹枯病育种中的利用价值研究[D]. 王龙平. 扬州大学. 2012
[5]. 小麦抗纹枯病QTL的抗性因素研究[D]. 郭彦. 中国农业大学. 2017
[6]. 染色体片段代换系的构建及其纹枯病抗性分析[D]. 朱亚军. 扬州大学. 2011
[7]. 水稻抗纹枯病QTL qSB-9~（Tq）的遗传分析和精细定位研究[D]. 殷跃军. 扬州大学. 2008
[8]. 水稻抗纹枯病数量基因鉴定[D]. 胡海云. 扬州大学. 2011
[9]. 水稻抗纹枯病数量基因qSB-9~(TQ)的精细定位研究[D]. 李国志. 扬州大学. 2012
[10]. YSBR1/Lemont染色体片段代换系的构建及主效抗纹枯病QTL的精细定位[D]. 吴凡. 扬州大学. 2015
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