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水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究

连玲 涂诗航 张居念 董萌 何炜 郑燕梅 解振兴 施龙清 姜照伟 吴春珠

连玲,涂诗航,张居念,等. 水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究 [J]. 福建农业学报,2024,39(9):1−10
引用本文: 连玲,涂诗航,张居念,等. 水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究 [J]. 福建农业学报,2024,39(9):1−10
LIAN L, TU S H, ZHANG J N, et al. Disease and Insect Resistance Genes in Premium Sterile Line Funong A [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(9):1−10
Citation: LIAN L, TU S H, ZHANG J N, et al. Disease and Insect Resistance Genes in Premium Sterile Line Funong A [J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences,2024,39(9):1−10

水稻优良三系不育系福农A多抗性基因分析及表达特性研究

基金项目: 福建省科技计划公益类专项(2022R10230012);福建省自然科学基金(2022J01449);福建省农业科学院农业科技专项(GJYS202405);福建省农业科学院科技创新团队建设项目(CXTD2021005-3)
详细信息
    作者简介:

    连玲(1983 —),女,硕士,助理研究员,主要从事水稻分子生物学与分子育种研究,E-mail:lianling51@163.com

    通讯作者:

    吴春珠(1971 —),女,副研究员,主要从事水稻遗传育种研究,E-mail: wuchunzhu@faas.cn

  • 中图分类号: S511

Disease and Insect Resistance Genes in Premium Sterile Line Funong A

  • 摘要:   目的  分析福农A中的抗病虫基因,为该不育系更好地应用于育种生产提供理论依据。  方法  以福农A及亲本福稻B、华航丝苗为材料,利用抗稻瘟病基因分子标记检测各材料中抗稻瘟病基因情况,并应用高密度芯片检测抗白叶枯病、抗病毒及抗褐飞虱基因情况。PCR扩增获得福农A及亲本福稻B、华航丝苗中的抗稻瘟病基因,进行序列比对分析。植株培养至三叶一心期,喷雾接稻瘟病菌并取样,采用 SYBR Green I 荧光定量 PCR(qRT-PCR) 分析抗稻瘟病基因的表达模式。  结果  福农A及亲本福稻B、华航丝苗中均含有稻瘟病抗性基因PibPiaPid3Pid2,但均不含Pi9Pi54PigmPitPi2;另外,福农A和华航丝苗中含有Pi5,而福稻B中含有PitaPi37。福农A及亲本福稻B和华航丝苗中均含有抗白叶枯病基因Xa21和抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1;福农A及华航丝苗中含持久性抗水稻条叶枯病毒基因STV11;但它们中均不含抗褐飞虱基因Bph14Bph15Bph18Bph26Bph6Bph9。扩增获得的 Pi5PiaPibPid3Pid2基因序列长分别为5 672、2 597、5 532、2 865、3847 bp;福农A与亲本华航丝苗中的Pi5基因序列完全一致;福农A和亲本华航丝苗、福稻B中的PiaPib基因序列均完全一致;福农A和华航丝苗中的Pid3Pid2基因序列完全一致,而它们与福稻B的序列分别有2个和5个碱基差异。在福农A中,抗稻瘟病基因Pi5Pib的表达明显受稻瘟病菌的诱导,接菌72 h时表达量最高;PiaPid3的表达随接菌时间的延长而逐渐升高,接菌96 h时表达量最高;Pid2的表达先升高后降低,且在接菌24 h时表达量最高。  结论  水稻三系不育系福农A中含有稻瘟病抗性基因Pi5、PibPiaPid3Pid2,抗白叶枯病基因Xa21、抗黄色斑驳病毒病基因Rymv1及持久性抗水稻条叶枯病毒基因STV11。因此,该不育系有望应用于多抗基因的聚合育种研究。
  • 图  1  福农A及亲本的植株表型

    Figure  1.  Plant phenotypes of Funong A and parents

    图  2  稻瘟病抗性基因分析

    M为Mark 1 000 bp/2 000 bp,CK1为阳性对照,CK2为阴性对照,HH为华航丝苗,FD为福稻B,FN为福农A。

    Figure  2.  Analysis on rice blast resistance genes

    M: Mark 1 000 bp/2 000 bp; CK1: positive control; CK2: negative control; HH: Huahangsimiao; FD: Fudao B; FN: Funong A.

    图  3  稻瘟病抗性基因的PCR扩增

    M为Mark 10000 bp,FN为福农A, HH为华航丝苗,FD为福稻B。

    Figure  3.  Amplification of rice blast resistance genes by PCR

    M: Mark 10000 bp, FN: FunongA , HH: Huahangsimiao, FD: FudaoB.

    图  4  稻瘟病抗性基因Pid3Pid2的序列比对

    方框内为碱基差异位置。

    Figure  4.  Sequence alignment of blast resistance genes Pid3 and Pid2

    Position of base difference showed in box.

    图  5  稻瘟病抗性基因的表达分析

    *表示差异显著(P≤0.05), **表示差异较显著(P≤0.01), ***表示差异极显著(P≤0.001)。

    Figure  5.  Expressions of rice blast resistance genes

    *: Significant difference at P≤0.05; **: extremely significant difference at P≤0.01); ***: very extremely significant difference at P≤0.001.

    表  1  PCR及qRT-PCR引物

    Table  1.   Primers for PCR and qRT-PCR

    引物
    Primers
    引物序列(5′-3′)
    Primer sequence(5′-3′)
    片段大小(抗/感)
    Fragment size(Resistance/Susceptibility)/bp
    参考文献
    Reference
    Pibdom F:GAACAATGCCCAAACTTGAGA 365 (R) /无 (S) [9]
    R:GGGTCCACATGTCAGTGAGC
    Pi9 F:GCTGTGCTCCAAATGAGGAT 291 (R) / 397 (S) [10]
    R:GCGATCTCACATCCTTTGCT
    Pi5 F:ATAGATCATGCGCCCTCTTG 206 (R)/307 (S) [10]
    R:TCATACCCCATTCGGTCATT
    Pi54 F:CAATCTCCAAAGTTTTCAGG 216 (R)/359 (S) [11]
    R:GCTTCAATCACTGCTAGACC
    Pita F:CTCCCTTGTTCGGTCAAAAA 467 (R)/850 (S) [10]
    YL155:AGCAGGTTATAAGCTAGGCC
    R:CCACATTGATGAAGCCCATA
    Pia F:GCGACTGACACTTTCAATAGC 175 (R)/206 (S) [12]
    R:CGGTAGAGCAATTTAGAAGCAG
    Pigm F:CAGAGCAGTAACAAACCCTA 750 (R)/1800 (S) [13]
    R:TCCGCAAGATCAACATTC
    Pit F:ATGATAACCTCATCCTCAATAAGT 733(R)/无 (S) [14]
    R:GTTGGAGCTACGGTTGTTCAG
    Pid3 F:TACTACTCATGGAAGCTAGTTCTC BamHI, 148 (R)/ 178 (S) [15]
    R:AGCACTTCTTGACTACTGTCTGCCT
    Pi2 F:CAGCGATGGTATGAGCACAA 450 (R)/ 282 (S) [10]
    R:CGTTCCTATACTGCCACATCG
    Pi37 F:TCTTGAGGGTCCCAGTGTAC 1149(R)/无(S) [16]
    R:CGAACAGTGGCTGGTATCTC
    Pid2 F:GCGTCGAAGATGTCCTGAAGCTCA 629(R)/无 (S) [17]
    R:GGCAGTCGTATTGCTGTGAA
    Pi5-DNA F: CCTTCTCTCTTCTCGTTCTCCTATTTCACA 5672
    R: CAGTTGGTTTCTTGTAGGATTACAGGTCAGT
    Pia-DNA F:ACATTTTAGTCAACTCGCCTGTTCTTTT 2597
    R:CAATCAGAAAGCAACAGGTCCAAATAAC
    Pib-DNA F:ACAAAATCCATTCAAAAATAGAACAGAGCA 5532
    R:CACAGCCCCTCGGGTCCACAT
    Pid3-DNA F:AAGCGAGAAGGAAGTAACACCCAAGG 2865
    R:AAGAATGAATGTCCTGACTGAAACCAACT
    Pid2-DNA F:CTGGGTTTGAAGAAAAGAATAAAGGGAGTG 3847
    R:TGAAAATGATACTGAAAGGTCTGATGAAAA
    Pi5-qPCR F:TTCTGCTCGCTATCCAATCCAATG 173
    R:TTTCTGTATGATGTTGTTTGCTTCTCCTC
    Pia-qPCR F:CCAGCCACTTGCTCTTGTTACCATAG 134
    R:GCCGCATCCTTTCAAGTGTTTTATCA
    Pib-qPCR F:GGACAAGTGTTGGTGCTTCGGAG 176
    R:CCTTGGGCTTTGATAAACACCGCT
    Pid3-qPCR F:AAGCAGTGGAGGTCGCCAAGTC 138
    R:CGTCCTTGAACCGCTCGGCT
    Pid2-qPCR F:ACTAACTTCTTCCCTCCTGCGGCT 175
    R:AAGATGCGAAACGAGTTGTATTCCC
    Actin150 F:AGTGTCTGGATTGGAGGAT 147
    R:TCTTGGCTTAGCATTCTTG
    下载: 导出CSV

    表  2  抗病虫基因分析结果

    Table  2.   Analysis on disease and insect resistance genes

    基因名称
    Genes
    染色体
    Chromosome
    表型
    Phenotype
    探针类型
    Probe type
    福农A
    FunongA
    福稻B
    FudaoB
    华航丝苗
    Huahangsimiao
    xa13 8 白叶枯抗性 单倍型 0.08 0.08 0.22
    Xa21 11 白叶枯抗性 单倍型 1.00 1.00 1.00
    Xa23 11 白叶枯抗性 单倍型 0.07 0.10 0.07
    xa5 5 白叶枯抗性 单倍型 0.35 0.31 0.35
    Xa7 6 白叶枯抗性 单倍型 0.11 0.44 0.11
    Rymv1 4 抗黄色斑驳病毒病 SNP
    STV11 11 持久性抗水稻条叶枯病毒 SNP
    Bph14 3 褐飞虱抗性 单倍型 0.48 0.55 0.34
    Bph15 4 褐飞虱抗性 单倍型 0.16 0.16 0.16
    Bph18 12 褐飞虱抗性 单倍型 0.69 0.59 0.69
    Bph26 12 褐飞虱抗性 单倍型 0.52 0.43 0.52
    Bph6 4 褐飞虱抗性 单倍型 0.62 0.62 0.62
    Bph9 12 褐飞虱抗性 单倍型 0.40 0.28 0.40
    表格中探针类型为“SNP”的基因,样品编号下方的“√”表示与代表品种基因型一致,空格表示未检测到相关基因;表格中探针类型为“单倍型”的基因,样品编号下方的数字表示与标准样对比的相似度,“1.00”表示与标准样相似度达100%,样品中存在该基因。
    For genes with probe type "SNP", a "√" sign under the code indicates a genotype consistent with reference, while without a sign, no related gene detected. For genes with probe type "haplotype",number represented similarity to reference sequence, and "1.00" indicates a 100% similarity to reference as gene existed in the sample.
    下载: 导出CSV
  • [1] 刘倩, 张国豪, 车万均, 等. 杂交水稻重要亲本农艺性状配合力遗传力分析 [J]. 广东农业科学, 2020, 47(1):1−8.

    LIU Q, ZHANG G H, CHE W J, et al. Analysis on combining ability and heritability in agronomic traits of key parents of hybrid rice [J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2020, 47(1): 1−8. (in Chinese)
    [2] 曹厚明, 晚莉, 袁驰, 等. 优质抗病香型籼稻三系不育系内香10A的选育与应用 [J]. 杂交水稻, 2023, 38(6):62−66.

    CAO H M, WAN L, YUAN C, et al. Breeding and application of aromatic indica CMS line Neixiang 10A with good grain quality and disease resistance [J]. Hybrid Rice, 2023, 38(6): 62−66. (in Chinese)
    [3] 张云虎, 严志, 杨力, 等. 利用分子标记辅助选择技术改良三系不育系荃9311A稻瘟病抗性的研究 [J]. 杂交水稻, 2022, 37(1):19−24.

    ZHANG Y H, YAN Z, YANG L, et al. Studies on improving rice blast resistance of CMS line Quan 9311A by molecular marker-assisted technology [J]. Hybrid Rice, 2022, 37(1): 19−24. (in Chinese)
    [4] 涂诗航, 连玲, 洪永河, 等. 籼型三系不育系‘福农A’的选育及其综合农艺性状分析 [J]. 农业生物技术学报, 2024, 32(3):701−711.

    TU S H, LIAN L, HONG Y H, et al. Breeding of the three-line indica cytoplasmic male sterile line ‘funong a’ and its comprehensive agronomic trait analysis [J]. Journal of Agricultural Biotechnology, 2024, 32(3): 701−711. (in Chinese)
    [5] 谢旺有, 陈锦文, 谢少和, 等. 高产中抗稻瘟病杂交水稻新组合福农优039的选育 [J]. 杂交水稻, 2022, 37(6):64−66.

    XIE W Y, CHEN J W, XIE S H, et al. Breeding of new hybrid rice combination funongyou 039 with high yield and moderate blast resistance [J]. Hybrid Rice, 2022, 37(6): 64−66. (in Chinese)
    [6] 黄伟群. 优质、抗病杂交稻福农优9802在南平市示范表现及高产栽培技术 [J]. 福建稻麦科技, 2020, 38(4):46−48.

    HUANG W Q. Demonstration of plant performance and high-yielding cultivation techniques of good quality and disease resistance hybrid rice combination funongyou 9802 in Nanping City [J]. Fujian Science and Technology of Rice and Wheat, 2020, 38(4): 46−48. (in Chinese)
    [7] 陈锦文, 陈惠清, 李坤泰, 等. 优质抗病水稻新品种福农优404的选育[J]. 福建农业学报, 2022, 37(3): 283-290.

    CHEN J W, CHEN H Q, LI K T, et al. Breeding a high-quality, disease-resistant rice, funong you 404[J]. Fujian Journal of Agricultural Sciences, 2022, 37(3): 283-290. (in Chinese)
    [8] 丁巧莲. 优质抗病杂交稻福农优101在建阳区种植表现及高产栽培技术 [J]. 福建稻麦科技, 2021, 39(3):58−60.

    DING Q L. Planting performance and high-yielding cultivation techniques of Funongyou 101 in jianyang district [J]. Fujian Science and Technology of Rice and Wheat, 2021, 39(3): 58−60.
    [9] FJELLSTROM R, CONAWAY-BORMANS C A, MCCLUNG A M, et al. Development of DNA markers suitable for marker assisted selection of three Pi genes conferring resistance to multiple Pyricularia grisea pathotypes [J]. Crop Science, 2004, 44(5): 1790−1798. doi: 10.2135/cropsci2004.1790
    [10] 高利军, 高汉亮, 颜群, 等. 4个抗稻瘟病基因分子标记的建立及在水稻亲本中的分布 [J]. 杂交水稻, 2010, 25(S1):294−298.

    GAO L J, GAO H L, YAN Q, et al. Establishment of markers for four blast genes and marker distribution in rice parents [J]. Hybrid Rice, 2010, 25(S1): 294−298. (in Chinese)
    [11] RAMKUMAR G, SRINIVASARAO K, MOHAN K M, et al. Development and validation of functional marker targeting an InDel in the major rice blast disease resistance gene Pi54 (Pikh) [J]. Molecular Breeding, 2011, 27(1): 129−135. doi: 10.1007/s11032-010-9538-6
    [12] OKUYAMA Y, KANZAKI H, ABE A, et al. A multifaceted genomics approach allows the isolation of the rice Pia-blast resistance gene consisting of two adjacent NBS-LRR protein genes [J]. The Plant Journal, 2011, 66(3): 467−479. doi: 10.1111/j.1365-313X.2011.04502.x
    [13] 梁毅, 杨婷婷, 谭令辞, 等. 水稻广谱抗瘟基因Pigm紧密连锁分子标记开发及其育种应用 [J]. 杂交水稻, 2013, 28(4):63−68,74.

    LIANG Y, YANG T T, TAN L C, et al. Development of the molecular marker tightly-linked with the broad-spectrum blast resistance gene pigm and its breeding practice in rice [J]. Hybrid Rice, 2013, 28(4): 63−68,74. (in Chinese)
    [14] HAYASHI K, YASUDA N, FUJITA Y, et al. Identification of the blast resistance gene Pit in rice cultivars using functional markers [J]. TAG Theoretical and Applied Genetics Theoretische und Angewandte Genetik, 2010, 121(7): 1357−1367. doi: 10.1007/s00122-010-1393-7
    [15] SHANG J J, TAO Y, CHEN X W, et al. Identification of a new rice blast resistance gene, Pid3, by genomewide comparison of paired nucleotide-binding site: Leucine-rich repeat genes and their pseudogene alleles between the two sequenced rice genomes [J]. Genetics, 2009, 182(4): 1303−1311. doi: 10.1534/genetics.109.102871
    [16] 孙庚. 水稻抗瘟基因与稻瘟菌无毒基因的分布及稻瘟菌分子检测[D]. 长春: 吉林大学, 2012.

    SUN G. Distribution of resistance genes in rice and avirulence genes in rice blast fungus and molecule detection of Magnaporthe oryzae [D]. Changchun: Jilin University, 2012. (in Chinese)
    [17] 高利军, 邓国富, 高汉亮, 等. 水稻抗稻瘟病基因Pi-d2基因标签的建立与应用 [J]. 西南农业学报, 2010, 23(1):77−82. doi: 10.3969/j.issn.1001-4829.2010.01.017

    GAO L J, DENG G F, GAO H L, et al. Establishment and application of gene tagging linked to rice blast resistance gene Pi-d2 [J]. Southwest China Journal of Agricultural Sciences, 2010, 23(1): 77−82. (in Chinese) doi: 10.3969/j.issn.1001-4829.2010.01.017
    [18] DENG Y W, ZHAI K R, XIE Z, et al. Epigenetic regulation of antagonistic receptors confers rice blast resistance with yield balance [J]. Science, 2017, 355(6328): 962−965. doi: 10.1126/science.aai8898
    [19] 陈贤, 赵延存, 明亮, 等. 水稻白叶枯病抗性相关基因的研究进展 [J]. 江苏农业学报, 2022, 38(5):1402−1410.

    CHEN X, ZHAO Y C, MING L, et al. Update of rice bacterial blight resistance genes [J]. Jiangsu Journal of Agricultural Sciences, 2022, 38(5): 1402−1410. (in Chinese)
    [20] 黄振, 彭勇, 杨定照, 等. 优质三系杂交水稻新品种隆晶优8129的选育 [J]. 湖南农业科学, 2023(10):15−18.

    HUANG Z, PENG Y, YANG D Z, et al. Breeding of a new quality three-line hybrid rice longjingyou 8129 [J]. Hunan Agricultural Sciences, 2023(10): 15−18. (in Chinese)
    [21] 宋丰顺, 倪金龙, 张爱芳, 等. 水稻两系不育系1892S抗白叶枯病和抗稻瘟病分子改良 [J]. 分子植物育种, 2016, 14(6):1507−1515.

    SONG F S, NI J L, ZHANG A F, et al. Molecular improvement of male sterile line 1892S for resistance to rice blast and bacterial blight [J]. Molecular Plant Breeding, 2016, 14(6): 1507−1515. (in Chinese)
    [22] 柳武革, 王丰, 李金华, 等. 水稻三系不育系的分子设计改良与应用 [J]. 广东农业科学, 2021, 48(10):69−77.

    LIU W G, WANG F, LI J H, et al. Improvement of three-line rice male sterile lines by molecular design and their application [J]. Guangdong Agricultural Sciences, 2021, 48(10): 69−77. (in Chinese)
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出版历程
  • 收稿日期:  2024-06-05
  • 修回日期:  2024-07-16
  • 网络出版日期:  2024-10-31

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