抗稻曲病主效基因及其分子標記的製作方法

2023-04-24 10:11:36

專利名稱：抗稻曲病主效基因及其分子標記的製作方法
技術領域：
本發明涉及水稻抗稻曲病新基因qFSRIO. 5的分子標記,屬於水稻抗病育種領域，適用於分子標記對上述基因進行稻曲病的輔助選擇育種和聚合育種。·
背景技術：
稻曲病(Ustilaginoidea virens (Cooke)Tak.)是一種重要的水稻真菌病害，病菌將稻粒轉變成稻曲球，表面覆蓋大量粉狀、墨綠色厚垣孢子。20世紀80年代以來，隨著雜交水稻、秈粳交育成的高產品種的推廣和相應增產措施的應用，稻曲病在我國由次要病害上升為主要病害，目前遍及各主要水稻種植區。稻曲病顯著地降低水稻產量和稻米品質。發病嚴重的年份，產量損失率達30-50% ;並且加工出的稻米混有大量厚垣孢子，厚垣孢子含有微管蛋白抑制劑，對人體健康極為不利，家畜食用汙染的穀物能引起中毒(Nakamura, 1994 ；Koiso,1994)。上世紀50年代日本最早開始研究稻曲病的發生規律，目前國內外研究者普遍認為稻曲病為單循環病害，並對稻曲病的空間分布型，氣候、栽培條件、品種性狀與稻曲病發生的關係進行了諸多調查研究。然而由於稻曲病為穗部病害，加之稻曲病菌生活史複雜，到目前為止，稻曲病侵染和流行規律尚不完全清楚。長期以來，稻曲病防治一直以噴施化學農藥為主。稻曲病為穗部病害，在發病前沒有任何症狀，若待發現症狀再進行防治為時已晚。因此，監測病原菌的群體動態、適時施藥是有效防治稻曲病並實現農藥安全減量使用的前提，但是迄今國內外尚未建立稻曲病流行的監測方法。培育和種植抗病品質是防治植物病害最經濟有效、並對環境友好的措施之一。大量的田間調查和試驗表明，不同水稻品種之間對稻曲病的發病率存在顯著差異(Zhou etal.，2010)，李餘生等認為水稻對稻曲病的抗性存在明顯的主基因效應(李餘生等，2010)。1989年Fujita等報導了採用盆栽進行稻曲病的人工接種技術，由於接種後需要低溫高溼的條件促使植株發病，因而同時對大量株系進行接種難以操作，稻曲病抗病基因定位一直難以開展。近年來，研究者陸續開始通過田間自然發病或田間誘發接種方法定位稻曲病抗性基因。2002年，徐建龍等採用266個特青背景的近等基因導入系，結合兩年田間稻曲病自然鑑定結果，在第10和第12染色體上各定位到I個抗稻曲病基因，其增強抗性的等位基因來自親本Lemont，其中位於第10染色體上的抗病基因QfsrlO與標記AK10150連鎖；李餘生等採用157個家系組成的大關稻/IR28重組自交系，採用引發稻曲病人工接種方法，兩年檢測到7個抗病基因，其中qFsrlO和qFsrll兩年均被檢測到，qFsrlO位於染色體上RM6691-RM5620區間內，qFsrll位於染色體上RM229-RM254區間內。本專利申請者利用來源於抗病親本Lemont和感病親本特青的213個株系構成的回交導入系群體,通過連續兩年田間自然誘發接種鑑定各株系對稻曲病的抗性，在第10染色體上發現2個新抗性位點qFSRIO. 2和qFSRIO. 5，其中qFSRIO. 2被定位在RM222-RM216較小區間，但是可能與控制水稻抽穗期的基因連鎖。qFSRIO. 5被定位在RM271-RM258區間，與qFSRIO. 5緊密連鎖的分子標記為RM258有望用於這個基因的標記輔助選擇和聚合育種。

發明內容
本發明的目的在於提供水稻抗稻曲病基因位點，並提供基因位點的分子標記方法，通過檢測與稻曲病抗性基因位點連鎖的分子標記，可以預測水稻植株對稻曲病的抗性，從而為稻曲病抗性育種提供了可能。本發明的目的通過以下技術方案實現利用抗病親本Lemont和感病親本特青構建的特青背景的回交導入系,通過連鎖分析，在第10染色體上定位到稻曲病抗性新基因qFSRIO. 5(

圖1)。qFSRIO. 5與標記RM258緊密連鎖，RM258正向引物序列為 5』 -tgctgtatgtagctcgcacc-3』 ；反向引物序列為5』 _tg gcctttaaagctgtcgc-3』。用該引物擴增Lemont基因組DNA，能夠擴增出I條140bp左右的片段(圖2)。發明提供了上述抗稻曲病基因位點的分子標記方法。以攜帶稻曲病抗性基因qFSRIO. 5的品種Lemont為供體親本，以農藝性狀優良的水稻品種為輪迴親本進行雜交和自交，在分離世代選擇中，進行分子標記輔助選擇即用RM258標記引物對群體單株和親本的基因組DNA進行PCR擴增，對擴增產物進行聚丙烯醯胺凝膠電泳，通過擴增結果判斷水稻株系是否含有抗稻曲病基因位點。圖2是與連鎖qFSRIO. 5的RM258在F2群體中的標記基因型，通過比較群體中各單株電泳帶型與供體親本的電泳帶型，可以確定目標位點純合的單株。本發明與現有技術相比具有以下優點和效果(l)qFSRlO. 5的發現與定位，可用於水稻品種抗稻曲病的選育工作。藉助分子標記輔助育種，可以將該基因與其它抗病基因進行聚合。(2)該方法能快速有效地選擇抗稻曲病株系，減小育種規模，提高育種效率。說明書附1水稻品種Lemont抗稻曲病基因位點qFSRIO. 5與分子標記連鎖2q FSR10. 5的分子標記RM258對供體親本Lemont和F2單株的擴增圖譜*表示純合植株
具體實施例方式下面結合具體實施實例，進一步闡述本發明。下列實例僅用於說明本發明而不用於限制本發明要求保護範圍。在不背離本發明實質的情況下，對本發明方法、步驟或受體親本的替換，均屬於本發明的範圍。下述實施實例中的實驗方法，如無特殊說明，均為常規方法。1、定位群體與抗性鑑定 特青背景回交導入系群體由213個株系組成，包括133個BC2F5和80個BC3F4株系。特青是我國大面積推廣的高產秈稻品種，Lemont是美國南部推廣的優質高產粳稻品種。在北京和瀋陽稻曲病流行地區，選擇稻曲病發病嚴重的田塊種植特青背景回交導入系群體，在試驗的上一年秋季，收集稻曲球並均勻撒到田間，稻曲球添加量為20g/m2。試驗採用完全隨機區組設計，單本種植，每個株系種I行10株，行株距為20cmX 15cm，三次重複。在劍葉葉耳間長達到5cm時，用2m高的塑料布將試驗小區的四周隔離，上部用遮陽網遮光，每天中午噴水Ihr以增加溼度和降低溫度。水稻籽粒成熟後，調查每個株系中間6株的病粒率(發病粒數佔總粒數的百分比)作為各株系的病害指數。親本和群體的病害指數如表I。表I特青、Lemont及其回交導入系群體的稻曲病病粒率
權利要求
1.水稻抗稻曲病新基因分子標記的方法，其特徵在於以特青/Lemont回交導入係為作圖群體，根據抗病性鑑定的結果和SSR標記數據間的連鎖分析，在水稻第10染色體上獲得與抗稻曲病新基因qFSRIO. 5緊密連鎖的分子標記RM258。
2.按照權利I所獲得的與以特青/Lemont回交導入系中第10染色體上抗稻曲病新基因qFSRIO. 5緊密連鎖的分子標記RM258在選育抗稻曲病水稻品種中的應用，其特徵在於以感病品種與抗病品種Lemont的雜交後代中，通過RM258標記的帶型數據，篩選由qFSRIO. 5 抗性等位基因所控制的稻曲病抗性可以提高抗稻曲病水稻品種的育種效率。
全文摘要
本發明涉及一個水稻抗稻曲病新基因的分子標記，屬於水稻抗病育種領域。本發明通過對感病親本特青與抗病親本Lemont雜交和回交獲得的特青背景回交導入系群體各株系進行抗病性鑑定與分子遺傳連鎖分析，在水稻第10染色體上定位到抗稻曲病主效基因qFSR10.5，與qFSR10.5連鎖的分子標記是RM258。通過檢驗RM258帶型數據，篩選由qFSR10.5抗性等位基因所控制的稻曲病抗性，可以提高抗稻曲病水稻品種的育種效率。
文檔編號C12Q1/68GK103014153SQ20121047556
公開日2013年4月3日 申請日期2012年11月22日 優先權日2012年11月22日
發明者周永力, 謝學文, 張帆, 徐建龍, 王韻, 黎志康 申請人:中國農業科學院作物科學研究所