水稻抗稻瘟病基因pi-ta多态性研究和ptr(t)基因的精细定位

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1、浙江大学农业生物技术学院博士学位论文水稻抗稻瘟病基因Pi-ta多态性研究和Ptr（t）基因的精细定位姓名：王雪艳申请学位级别：博士专业：生物物理学指导教师：吴殿星;贾育林20090401摘要稻瘟病由子囊菌亚门真菌Magnaportheoryzae所致，是水稻上最严重的病害之一，也是限制水稻高产稳产的重要因素。水稻抗病基因(Resistancegene，尺)可有效控制稻瘟病的发生。雕勉是水稻中已克隆的单拷贝抗稻瘟病基因。它位于水稻第12号染色体着丝点附近，编码一个CC-NBS．LRR蛋白，可在细胞内识别Morzyea中相应的AVR-Pita，并激活抗病信号

2、通路。Pi-ta蛋白918位点的单个氨基酸决定其对AVR-Pita的识别特异性。本试验利用栽培稻和野生稻材料，研究了Pi-ta基因的结构和功能特性；精细定位了一个Pi—ta介导的抗病信号转导途径中的基因P护御。主要结果总结如下：1、研究了稻属亚洲栽培稻(魄SativaL)，非洲栽培稻(D．glaberrimaSteud．)，普通野生稻(D．rufipogonGriff．)，尼古拉野生稻(Dnivara)，巴蒂野生稻(D．bathiiA．Chev．)，药用野生稻(D．officinalisWall．)，高杆野生稻(O．altaSwallen)，阔叶野生稻(

3、D．IatifoliaDesv．)和。．glumaepatila54份材料中Pi—ta基因的序列多态性。Pi-ta基因在水稻CCDD基因组O．alta，0．1atifo妇和0．glumaepatila中变异程度较高，无法得到它在这些物种里的全长序列。在水稻AA基因组Ory：a．sativa，D．glaberrima，Drufipogon，D．nivara，D．bathii和CC基因组0．officinalis中，Pi-ta基因在系统发育树上分化成2个分支，由l条原始的Pi-taDNA序列(GenBankAF207842)和15条P扣幻变异体组成。它们之间

4、DNA序列的相似性为91．9％．99．9％。在尸f．m基因内，共鉴定出了105个单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism)位点和21个Indel位点。其中，内含子区段中的DNA多态性显著高于外显子。Pi-ta基因在D．sativa群体内的兀值为0．00345。2、尸f．砌基因为组成性表达。15个Pf．砌变异体可翻译成9种Pi舷变异蛋白。Pi．ta蛋白三维结构图显示，丙氨酸．918位点可形成B折叠，而丝氨酸．918则形成a螺旋。利用接种试验研究尸扛幻变异体与抗病之间的关系，结果表明携带丙氨酸．918的Pi．ta可对携带AVR

5、．Pita的稻瘟病生理小种产生抗性，而携带丝氨酸-918的变异体则不具有上述功能。3、利用Pi．ta-Indel分子标记并通过对Pi-taLRD功能结构域和内含子的测序，从美国农业部1790份水稻核心种质资源中，鉴定了164份含有R．细R(Pi-taVIIIresistanceallele)的水稻材料。这些材料来自于非洲，亚洲，南、中、北美洲，欧洲，南、北太平洋洲，印度亚大陆等的56个国家和地区。利用分布于水稻12条染色体上的46对SSR引物研究上述材料遗传多态性，结果表明这些材料可分化成遗传距离较远的7个分支，说明Pi=ta存在于遗传背景较为丰富的种质

6、资源中。接种试验表明，75份材料的抗性由尸f-砌R决定。此外，本实验还鉴定了83份材料含有除尸乒以外的R基因，它们可与致病性较强的稻瘟病生理小种IE．1k发生非亲和反应。这些材料不仅可用于鉴定未知的犬基因，还可推动稻瘟病的抗病育种工作。4、Ptr(t)基因在水稻中参与只．ta介导的抗病信号转导过程。试验中发现了4个Ptr(t)基因的自发突变体tnl3／le，Hamdawee，Patchaiperumal和Nema。利用Amane／Katy的F2群体，将册例精细定位在水稻第12号染色体XW249／250与XWl95／196之间50kb的范围内。关键词：水稻

7、(OryzasativaL．)，稻瘟病(Magnaportheoryzae)，抗病基因，Pi-ta，序列多态性，遗传多样性，基因定位IXAbstractRiceblast，causedbythefilamentousascomyceteMagnaportheoryzae(formerlyMgrisea)，isoneofthemostseriousdiseasesworldwide，andisalsoanimportantfactorofthreateningthehighandstableyieldoffice．Resistance(R)genesinr

8、iceCanconferresistancetoriceblastefficie