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水稻对稻瘟病抗性的遗传及分子机理研究

饶志明

  稻瘟病是水稻最重要的病害之一,应用DNA分子标记技术已经定位了数十个水稻抗稻瘟病主效基因和数量性状基因(quantitative trait locus,QTL)。关于水稻抗稻瘟病的分子机理的研究也取得一定的进展。本实验室曾经应用中156/谷梅2号构建了由304个重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)组成的重组自交系群体,应用其中的148个株系对抗稻瘟病基因进行了初步的定位,本研究则进一步对整个群体的304个RILs的基因型进行了分析,对控制叶瘟和穗瘟部分抗性的QTL进行了定位。同时还根据分子标记的基因型,从中筛选了一对近等基因系用于mRNA差别表达和cDNA微阵列的差异表达研究。主要结果如下:1.应用包括RFLP,SSLP,RAPD,RGA(resistance gene analog)和CG(candidate gene)共168个DNA标记,构建了全长为1447.9cM、基本覆盖水稻基因组12条染色体的连锁图。较精细地定位了2个抗稻瘟病主基因,其中对菌株92-183的抗叶瘟基因Pi-24(t)与RAPD标记N7紧密连锁,在所有感病个体中,没有发现重组的个体;兼抗叶瘟和穗瘟的基因Pi-25(t)则位于RFLP标记RG456和RAPD标记A7之间,与RG456和A7分别相距1.5cM和1.8cM。2.分别以病叶面积(Diseased leaf area,DLA)百分比、病斑大小(Lesion size,LS)、病斑数目(Lesion number,LN)以及病斑长度(Lesion length,LL)和孢子量(Condium amount,CA)为参数,对控制叶瘟的2个菌株和穗瘟的1个菌株的部分抗性的QTL进行了定位,在28个区间检测到控制稻瘟病抗性的QTL共62个。每个区间检测到的QTL数为1-6个,平均为2.2个。其中,在菌株99-30-1(ZB1)侵染的情况下,对控制叶瘟部分抗性参数DLA,共检测到7个QTL,其中1个仅表现主效应,6个仅表现上位性效应,它们分别能解释性状总变异的5.9%和50.8%;对参数LS,共检测到3个QTL,其中1个仅表现主效应,2个仅表现上位性效应,它们分别能解释性状总变异的9.l%和16.4队对参数LN,共检测到10个QTL,其中2个仅表现主效应,7个仅表现上位性效应,l 个既表现出主效应又表现出上位性效应,主效应和上位性效应分别能解释性状总变异的25.4%和3S.1兄 在菌株Ca89 侵染的情况下,对控制叶瘟部分抗性参数DLA,共检测到8个QTL,其中1个仅表现主效应,7个仅表现上位性效应,它们分别能解释性状总变异的5.0%和34.8%;对参数LS,共检测到8个QTL,其中1个仅表现主效应,7个仅表现上位性效应,它们分别能解释性状总变异的6.8%和38.5“对参数LN,共检测到5个QTL,其中1个仅表现主效应,3个仅表现上位性效应,1个既表现出主效应又表现出上位性效应,主效应和上位性效应分别育 解释性状总变异的9.6%和16.1%。在菌株92-183(ZC15)侵染的情况下,对控制穗瘟部分抗性参数 CA,共检测到10个 QTL,其中8个仅表现主效应,2个既表现主效应又表现上位性效应,它们分别能解释性状总变异的23.0%和51.6肾对参数LL,共检测到11个 QTL,其中4个仅表现主效应,7个仅表现上位性效应,它们分别能解释性状总变异的42.2%和31.8趴 在本研究定位的控制稻瘟病部分抗性的11 个仅表现主效应的QTL 和4个既表现主效应又表现上位性效应的QTL中,有7个QTL与前人所报道的抗稻瘟病主基因具有相似的染色体位置。在仅表现上位性效应QTL所处的区间中,有3个区间也与前人所报道的抗稻瘟病主基因或QTL 具有相似的染色体位置。结果还表明,在同一生育时期(苗期)受不同菌株侵染的情况下,或不同生育时期(苗期和穗期)受不同菌株侵染的情况下,表现主效应QTL 所处的染色体区间可以普遍作为表现上位性效应QTL起作用。3.应用包含2200个独立基因的CDNA微阵列对水稻抗稻瘟病近等基因系G205和G71 的稻瘟病菌胁迫基因表达谱进行了分析,发现有3 个cDNA克隆的表达仅在抗病基因系G205 接种病原菌12h 后受到诱导,其中两个为功能已知基因,另一个为功能未知的新基因。另有35个差异表达克隆在两个近等基因系中均检测到,其中17个克隆的表达在G205和G7均受到病原菌的诱导,另外18个克隆的表达则在G205和G71均受到病原菌的Vll……   
[关键词]:稻瘟病;基因定位;近等基因系;cDNA微阵列;mRNA;差别显示;系统获得抗性
[文献类型]:博士论文
[文献出处]:中国农业科学院2002年