稻瘟病抗性基因的克隆及应用研究进展.pdf

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1、专论与研究DOI：10．396％．issn，1006—8082．2014．05．00l中国米2014，20(5)：1-7稻瘟病抗性基因的克隆及应用研究进展张佩胜赵春德余宁张迎信2,3刘群恩z(。浙江省富阳市农业技术推广中心，浙江富阳311400；：中国水稻研究所，杭州310006；，浙江超级稻研究重点实验室，杭州311400；通讯作者：liuqunen202@l63．tom)摘要：稻瘟病是水稻三大病害之一，每年都给水稻生产造成巨大损失，挖掘并合理利用品种自身抗性是解决稻瘟病危害的最有效途径。本文综述了水稻稻瘟病抗性基因克隆、功能标记开发以及稻瘟病抗性分子标记

2、辅助选择育种研究进展，为进一步克隆、研究、应用稻瘟病抗性基因提供理论指导。关键词：水稻；稻瘟病；抗性基因；功能标记；分子标记辅助选择中图分类号：$435．1l1．41文献标识码：A文章编号：1006—8082(2014)05—0001—07水稻是世界上最重要的粮食作物之一，超过50％的其他11条染色体上口I。其中，6号、11号和12号染色的人口以稻米为主食，且比例还在逐年递增。据估计，体上存在3个主要的基因簇，人们分别称之为Pi9、Pik到2030年，稻谷年产量要在现有基础上再增产40％才以及Pita位点。在所有已报导的稻瘟病抗性基因中大能满足人们的消费需求

3、川。由稻瘟病菌(Magnaporthe0一部分只是被初定位，其中24个已被成功克隆(表1)。ryzae；无性态：culariaoryzae)引起的稻瘟病是一种P／b是第一个被成功分离的稻瘟病抗性基因，其基真菌病害，由于其分布范围广，每年造成的粮食减产量因组DNA包含2个内含子和3个外显子，编码1个由至少可养活6千万人口，直接经济损失超过了70亿美1251个氨基酸组成的具有典型NBS—LRR结构域R金_21。中国作为水稻生产大国，稻瘟病发生面积每年都蛋白[61。P／b基因对日本的稻瘟菌抗性具有小种专一性，在380万hm以上，由此损失稻谷高达数十亿公斤[3I。其

4、表达并不受稻瘟病菌接种影响，而是受诸多环境因实践证明，培育和应用广谱、高抗品种是防治稻瘟病最素，如温度、光照等以及水杨酸、茉莉酸、乙烯等激素的有效、环保的方法之一。传统育种技术不仅费时、费力，处理诱导。且表型鉴定极易受环境影响，而分子标记辅助选择技Bryan等阁利用图位克隆技术将Pita定位在12号术的发展无疑为解决这一难题提供了一种非常行之有染色体着丝粒附近，与RAPD标记SP7C3紧密连锁。其效的手段。稻瘟病抗性有垂直抗性和水平抗性两种。一在体内组成型表达，编码的蛋白同样属于NBS—LRR家般认为，垂直抗性受单个主效基因控制，在改良育种过族。抗、感等位基

5、因间仅有1个氨基酸残基的差别。体程中由于其具有易操作性而被广泛应用，但由此衍生外表达实验也证明，第918位的丙氨酸对抗性的有无而来的单一抗性品种推广种植后，因稻瘟病菌的高度起着决定性作用。变异很容易丧失抗性而成为感病品种。水平抗性则由Pi36来自于水稻品种Kasalath，Liu等19]利用SSR多个微效基因控制，经验证明，聚合多个抗性基因是培标记和CRG标记将其定位在8号染色体短臂位于标育持久抗性品种的最佳途径[41。随着水稻、稻瘟病菌基记RM5647和CRG2之间的17KB物理区间内，遗传距因组测序的完成，人们对稻瘟病抗性的研究获得了突离0．6cM。该区

6、域共含有3个NBS—LRR保守结构域基飞猛进的发展。本文对前人已获得的研究进展加以整因，分别构建互补载体。转基因结果表明，Pi36—3为功理，以期对克隆抗性基因以及加强对抗性基因在实际能基因，其编码的蛋白由1056个氨基酸组成，在水稻育种过程中的应用提供理论依据和指导。基因组中为单拷贝，组成型表达。1稻瘟病抗性基因的定位与克隆收稿日期：2014—07—21随着水稻全基因组测序的完成，分子标记及其应基金项目：国家自然科学基金(31221004)；国家科技支用近年来发展势头非常迅猛，在此基础上，稻瘟病基因撑计划“水稻新品种培育与扩繁”(2011BAD35B02)

7、；抗的定位与克隆也取得了极大进展。截至目前，已有超过病转基因水稻新品种培育(2014ZX08001—002)；中国农90个稻瘟病抗性基因被定位在水稻除3号染色体外业科学院创新工程·1·张佩胜等：稻瘟病抗性基因的克隆及应用研究进展中国弗米2014，20(5)：1—7粳稻品种St．No．1对来自中国南部的多个稻瘟菌接种来自我国不同地区的多个稻瘟病菌生理小种发生理小种表现完全抗性。Chen等I10l币Ij用SSR分子标记现，相较于Pi2、Pi9、Piz以及Piz—t，其抗谱更宽，具有更技术成功精细定位到一个稻瘟病抗性基因并将其命名大的育种应用潜力_14】。谷梅2号

8、是另一份广谱稻瘟病为Pi37(t)。在l号染色体约3