重組核酸片段RecCR020141及其檢測方法與流程
2024-03-29 10:11:05
本申請涉及全基因組選擇育種技術。具體而言，本申請涉及利用全基因組選擇育種技術選育含有重組核酸片段的水稻植株，以及由此而獲得的重組核酸片段及其檢測方法。
背景技術：
褐飛蝨，學名Nilaparvata lugens屬同翅目，飛蝨科。褐飛蝨是單食性害蟲，僅取食水稻，具有喜溫、抗寒能力弱、生長周期短、遠距離遷飛、暴發性和猖獗性等特徵。褐飛蝨是典型的刺吸式害蟲，以取食韌皮部和木質部汁液為生，取食量大、繁殖快，一旦大爆發，可造成受害區域顆粒無收。此外，還可以傳播水稻病毒病(如：草狀叢矮病和齒葉矮縮病)，對水稻生產也造成嚴重危害。
自20世紀80年代以來，從野生稻和栽培稻中已經鑑定超過30個抗褐飛蝨位點。由於褐飛蝨表型鑑定的複雜性，導致近幾年才克隆Bph14、Bph26和Bph3等個別基因(Du等，PNAS.2009,106(52):22163-22168；Tamura等，Sci Rep.2014,4:5872；Liu等，Nature Biotechnology.2015,33:301-305)。另外，隨著抗褐飛蝨品種在生產中的不斷利用，褐飛蝨對品種的適應能力逐漸增強。一些在生產上廣泛利用的抗性品種正逐漸喪失對褐飛蝨的抗性(Deen等，Rice Genet Newsl.2010,25:70-72)。
目前，褐飛蝨防治仍依靠化學農藥，不僅增加生產成本，汙染環境，而且促使褐飛蝨抗藥性增強。由此可見，抗褐飛蝨新品種的培育需求非常迫切。
技術實現要素：
一方面，本申請提供了重組核酸片段，其選自：i)包含SEQ ID NO: 1所示序列3300-5475位核苷酸的序列或其片段或其變體或其互補序列；ii)包含SEQ ID NO:1所示序列的序列或其片段或其變體或其互補序列；iii)包含SEQ ID NO:2所示序列163-288位核苷酸的序列或其片段或其變體或其互補序列；iv)包含SEQ ID NO:2所示序列的序列或其片段或其變體或其互補序列；以及以上片段的組合。在一實施方案中，所述重組核酸片段為基因組重組核酸片段。
此外，本申請提供了檢測所述重組核酸片段的引物，其選自：(I)特異性識別SEQ ID NO:1所示序列1-3300位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:1所示序列5475-5985位核苷酸的序列的反向引物；(II)以下第一組引物對與第二組引物對的組合，其包含(a)第一組引物對：特異性識別SEQ ID NO:1所示序列第1-3300位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:1所示序列第3301-5474位核苷酸的序列的反向引物；和(b)第二組引物對：特異性識別SEQ ID NO:1所示序列第3301-5474位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:1所示序列第5475-5985位核苷酸的序列的反向引物；(III)特異性識別包含SEQ ID NO:1所示序列第3300-3301位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別包含SEQ ID NO:1所示序列第5474-5475位核苷酸的序列的反向引物；(IV)特異性識別包含SEQ ID NO:1所示序列第3300-3301位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:1所示序列第5475-5985位核苷酸的序列的反向引物；(V)特異性識別SEQ ID NO:1所示序列第1-3300位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別包含SEQ ID NO:1所示序列第5474-5475位核苷酸的序列的反向引物；和/或任選地，(VI)特異性識別SEQ ID NO:2所示序列第1-163位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:2所示序列第288-907位核苷酸的序列的反向引物；(VII)以下第三組引物對與第四組引物對的組合，其包含(c)第三組引物對：特異性識別SEQ ID NO:2所示序列第1-163位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:2所示序列第164-287位核苷酸的序列的反向引物；和(d)第四組引物對：特異性識別SEQ ID NO:2所示序列第164-287位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:2所示 序列第288-907位核苷酸的序列的反向引物；(VIII)特異性識別包含SEQ ID NO:2所示序列第163-164位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別包含SEQ ID NO:2所示序列第287-288位核苷酸的序列的反向引物；(IX)特異性識別包含SEQ ID NO:2所示序列第163-164位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別SEQ ID NO:2所示序列第288-907位核苷酸的序列的反向引物；(X)特異性識別SEQ ID NO:2所示序列第1-163位核苷酸的序列的正向引物和特異性識別包含SEQ ID NO:2所示序列第287-288位核苷酸的序列的反向引物。
在一實施方案中，用於擴增SEQ ID NO:1所示序列的引物對為，例如，5』-TATAAGCATTGGTCAGGCCACC-3』，5』-ATAAGCCCCAACTGCAAGCATC-3』；5』-ATACCGATTGAAGAACCTCTAACTG-3』，5』-ATGTTTAAGTTTGTGGGTATGAGTT-3』；和5』-TTTTGGACGATATGCCCCTAATTGA-3』，5』-CTGACATGGCTGGAGATGTTGACAC-3』。用於檢測SEQ ID NO:1所示序列的測序引物為，例如，5』-GGAGTATTTGGGAGTCTGG-3』；5』-TTTGGCTAGTCATCCTGTA-3』；5』-GCCGCATGTCACGATGTCT-3』；5』-TCACTTTGATCCGACTCTT-3』；5』-ATAAGCCCCAACTGCAAGCATC-3』；5』-ATACCGATTGAAGAACCTCTAACTG-3』；5』-TGAGGCAAGAATGGCAGAAT-3』；5』-GAGGACGGTGAACCAGTAGC-3』；5』-AACCCAAGCCAGAAGCGGAA-3』；5』-CCCAAGCCAGAAGCGGAAGA-3』；5』-GTCGTAGGCGTCGGTGAAGA-3』；和5』-ATGTTTAAGTTTGTGGGTATGAGTT-3』。
在另一實施方案中，用於擴增SEQ ID NO:2所示序列的引物對為，例如，5』-GTCCCTGCACCGTCTCCTACACT-3』，5』-ACTCCACAGACCTCTATCCCATC-3』。用於檢測SEQ ID NO:2所示序列的測序引物為，例如，5』-GGTCGTTACGCAAGATTGA-3』；和5』-CTCACAAGGCCACAGGTATG-3』。
另一方面，本申請提供了選育含有重組核酸片段的水稻植株的方法，其包括以不含目的基因組片段的水稻受體植物親本作為輪迴親本，將其與含有目的基因組片段的水稻供體植物進行雜交，然後將所得到的雜交種與輪迴親本進行回交，再將所得到的回交種進行自交的步驟，其中利用分子標記對重組水稻植株進行前景選擇和背景選擇。例如， 所述重組核酸片段如前所述。
在上述方法中，用於所述前景選擇的分子標記選自BphC04ID06、RM6659和MS5中的一種或多種；和/或利用水稻全基因組育種晶片進行所述背景選擇。
在一實施方案中，本申請提供的選育含有抗褐飛蝨基因組重組核酸片段的水稻植株的方法，其包括以下步驟：1)將輪迴親本與供體植物進行雜交，再將所得到的雜交種與輪迴親本進行回交，獲得回交一代，利用正向選擇標記BphC04ID06和負向選擇標記RM6659、MS5對其進行抗褐飛蝨基因組片段的單側同源重組片段篩選，並利用水稻全基因組育種晶片，例如RICE6K，對其進行背景選擇；2)選擇背景回復較好的重組單株(此世代背景回復值超過75％)與輪迴親本再次進行回交，獲得回交二代，利用正向選擇標記BphC04ID06對其進行檢測，選擇含有抗褐飛蝨基因組片段的重組單株，然後利用水稻全基因組育種晶片，例如RICE6K，對其進行背景選擇；3)選擇背景回復好的重組單株(此世代背景回復值超過87.5％)與輪迴親本又一次進行回交，獲得回交三代，利用正向選擇標記BphC04ID06和負向選擇標記RM6659、MS5對其進行抗褐飛蝨基因組片段的另一側同源重組片段篩選，並利用水稻全基因組育種晶片，例如RICE60K，對其進行背景選擇；以及4)選擇導入片段小，且背景回復好的重組單株(背景回復值超過93.75％)，將選中的重組單株自交一次，獲得自交種，利用正向選擇標記BphC04ID06對其進行檢測，並利用水稻全基因組育種晶片，例如RICE60K，對其進行背景選擇，最終獲得含純合抗褐飛蝨基因組重組核酸片段且背景回復(背景回復值超過99％)的水稻植株。
在另一實施方案中，利用分子標記對重組植株進行前景選擇時採用的擴增引物，包括：用於擴增分子標記BphC04ID06的引物對，其中正向引物為5』-CCTAGCCGTCAGGTTAATAGATCAT-3』，反向引物為5』-ACCAGGTCTACTAGCTTTTACGGAG-3』；用於擴增分子標記RM6659的引物對，其中正向引物為5』-TGTGGAGGCTTAGGAAATTCTGG-3』，反向引物為5』-TGTGAAACATGCCACGATACTGC-3』；用於擴增分子標記MS5的引物對，其中正向引物為5』-TTGTGGGTCCTCATCTCCTC-3』，反向引物為5』-TGACAACTTGTGCAAGATCA-3』。
又一方面，本申請提供了檢測重組核酸片段的方法，其包括根據如前所述的重組核酸片段設計特異性引物，以待測基因組為模板進行PCR反應，並分析PCR擴增產物的步驟。具體地，例如，所述引物如前所述。可選擇地，利用Sanger測序法分析PCR擴增產物。
具體而言，本申請提供的檢測重組核酸片段的方法中，用於擴增及檢測SEQ ID NO:1所示序列的引物組合如下：擴增引物，包括正向引物：5』-TATAAGCATTGGTCAGGCCACC-3』，反向引物：5』-ATAAGCCCCAACTGCAAGCATC-3』；正向引物：5』-ATACCGATTGAAGAACCTCTAACTG-3』，反向引物：5』-ATGTTTAAGTTTGTGGGTATGAGTT-3』；和正向引物：5』-TTTTGGACGATATGCCCCTAATTGA-3』，反向引物：5』-CTGACATGGCTGGAGATGTTGACAC-3』；測序引物，包括正向引物：5』-GGAGTATTTGGGAGTCTGG-3』，正向引物：5』-TTTGGCTAGTCATCCTGTA-3』，反向引物：5』-GCCGCATGTCACGATGTCT-3』，正向引物：5』-TCACTTTGATCCGACTCTT-3』，反向引物：5』-ATAAGCCCCAACTGCAAGCATC-3』，正向引物：5』-ATACCGATTGAAGAACCTCTAACTG-3』，反向引物：5』-TGAGGCAAGAATGGCAGAAT-3』，反向引物：5』-GAGGACGGTGAACCAGTAGC-3』，反向引物：5』-AACCCAAGCCAGAAGCGGAA-3』，正向引物：5』-CCCAAGCCAGAAGCGGAAGA-3』，反向引物：5』-GTCGTAGGCGTCGGTGAAGA-3』，和反向引物：5』-ATGTTTAAGTTTGTGGGTATGAGTT-3』。所述方法以待測樣品基因組DNA為模板，利用上述擴增引物進行PCR擴增，然後利用上述測序引物對獲得的擴增產物進行測序，若測序結果與SEQ ID NO:1序列一致或互補，則待測樣品中含有SEQ ID NO:1所示同源重組片段。
另外，在本申請提供的檢測重組核酸片段的方法中，用於擴增及檢測SEQ ID NO:2所示序列的引物組合如下：擴增引物，包括正向引物：5』-GTCCCTGCACCGTCTCCTACACT-3』，反向引物：5』-ACTCCACAGACCTCTATCCCATC-3』；測序引物，包括正向引物：5』-GGTCGTTACGCAAGATTGA-3』，和反向引物：5』-CTCACAAGGCCACAGGTATG-3』。所述方法以待測樣品基因組DNA為模板，利用上述擴增引 物進行PCR擴增，然後利用上述測序引物對獲得的擴增產物進行測序，若測序結果與SEQ ID NO:2序列一致或互補，則待測樣品中含有SEQ ID NO:2所示同源重組片段。
通過檢測確定了待測樣品中含有SEQ ID NO:1和/或SEQ ID NO:2所示序列的重組核酸片段，即可確定待測樣品中包含含有抗性基因的重組核酸片段。
此外，本申請還提供了檢測重組核酸片段的試劑盒，其包括如前述的引物。
進一步地，本申請還提供了篩選含有重組核酸片段的水稻植株或種子的方法，其包括檢測待測水稻植株的基因組中是否含有如前所述的重組核酸片段的步驟。在一實施方案中，採用如前所述的引物來檢測待測水稻植株的基因組中是否含有如前所述的重組核酸片段。在另一實施方案中，採用如前所述的檢測重組核酸片段的方法來檢測待測水稻植株的基因組中是否含有如前所述的重組核酸片段。在又一實施方案中，採用如前所述的試劑盒來檢測待測水稻植株的基因組中是否含有如前所述的重組核酸片段。
在又一方面，本申請提供了通過所述方法篩選得到的含有本申請公開的重組核酸片段的水稻植株或其種子。
本申請提供的基於全基因組選擇育種技術選育含有抗褐飛蝨基因組重組核酸片段的水稻植株的方法，具有快速、準確、穩定三大特點。僅通過五世代轉育，即可僅將目標基因組片段導入受體材料，並同時實現背景的回覆。本申請改良的受體材料為『盛世B』，是優質早秈不育系『盛世A』的保持系，具有米質好的突出特點。利用上述方法，可以在保留『盛世B』原有優點的情況下，導入褐飛蝨抗性基因組片段，提高其褐飛蝨抗性。進一步的，通過至少一代雜交、一代回交即可獲得穩定的含有褐飛蝨抗性片段的『盛世A』，再通過配組實現雜交種褐飛蝨抗性的大幅度提高。本申請提供的重組核酸片段與褐飛蝨抗性緊密相關，可作為抗性資源應用於其他品種的培育。
附圖說明
圖1為本申請實施例1中CR020141水稻RICE60K全基因組育種晶片檢測結果；其中，橫坐標數字所指示方框依次表示水稻12條染色體，縱坐標數字為水稻基因組上的物理位置[以兆鹼基(Mb)為單位]，灰色線條代表受體親本『盛世B』基因型，黑色線條代表供體親本『華2048B』基因型，白色線條代表兩親本基因型一致即無多態性區段。圖中第4號染色體黑色圓點處線條顯示區段即為導入的抗褐飛蝨基因組重組核酸片段RecCR020141。
圖2A、2B、2C為本申請實施例2中RecCR020141上遊同源重組片段測序比對結果；圖中所示星號代表比對結果中相同鹼基，圖中CR020141為獲得的新品系，T003為受體親本『盛世B』，R006為供體親本『華2048B』。
圖3為本申請實施例2中RecCR020141下遊同源重組片段測序比對結果。
圖4為本申請實施例2中RecCR020141兩側同源重組片段的結構圖；其中，(A)為上遊同源重組片段結構圖；(B)為下遊同源重組片段結構圖，上方鹼基為供體『華2048B』的SNP或InDel標記，下方鹼基為受體『盛世B』的SNP或InDel標記。灰色區段為來源於『盛世B』基因組區段，黑色區段為來源於『華2048B』基因組區段，白色區段為同源重組區段，橫坐標為片段長度，以鹼基對數目(bp)為單位。
圖5為本申請實施例3中CR020141褐飛蝨抗性室內鑑定結果；圖中所示葉片依次為：(A)高感褐飛蝨品種『臺中在來1號』；(B)原品種『盛世B』；(C)改良新品系CR020141；(D)供體親本『華2048B』。
具體實施方式
提供以下定義和方法用以更好地界定本申請以及在本申請實踐中指導本領域普通技術人員。除非另作說明，術語按照相關領域普通技術人員的常規用法理解。
如本文所用，「核苷酸序列」包括涉及單鏈或雙鏈形式的脫氧核糖核苷酸或核糖核苷酸多聚物，並且除非另有限制，核苷酸序列以5』至3』方向從左向右書寫，包括具有天然核苷酸基本性質的已知類似物(例 如，肽核酸)，所述類似物以與天然存在的核苷酸類似的方式與單鏈核酸雜交。
在一些實施方案中，可以對本申請的核苷酸序列進行改變，以進行保守胺基酸替換。在某些實施方案中，可以依照單子葉密碼子偏好性對本申請的核苷酸序列進行不改變胺基酸序列的替換，例如可以用單子葉植物偏好的密碼子替換編碼同一胺基酸序列的密碼子，而不改變該核苷酸序列所編碼的胺基酸序列。
具體地，本申請涉及對SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2進一步優化所得的核苷酸序列。該方法的更多細節描述於Murray等(1989)Nucleic Acids Res.17:477-498。優化核苷酸序列可用於提高抗褐飛蝨基因組重組核酸片段在水稻中的表達。
在一些實施方案中，本申請還涉及SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示序列的變體。一般來講，特定核苷酸序列的變體將與該特定核苷酸序列具有至少約70％、75％、80％、85％、86％、87％、88％、89％、90％、91％、92％、93％、94％、95％、96％、97％、98％、99％、99.5％或99.9％或更高的序列同一性，或以上的互補序列。這樣的變體序列包括一個或多個核酸殘基的添加、缺失或替換，從而可以導致相應的胺基酸殘基的添加、移除或替換。通過本領域內已知的序列比對程序包括雜交技術確定序列同一性。實施方案的核苷酸序列變體與本申請的序列的差異可以少至1-15個核苷酸、少至1-10個(例如6-10個)，少至5個，少至4、3、2或甚至1個核苷酸。
本申請還涉及包含SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示序列中特定位點的序列或其片段或其變體或其互補序列，例如，包含SEQ ID NO:1所示序列的3300-5475位核苷酸的序列或其片段或其變體或其互補序列，或者包含SEQ ID NO:2所示序列的163-288位核苷酸的序列或其片段或其變體或其互補序列。根據包含上述特定位點的片段，能夠特異性地鑑定出相應的SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示序列。進一步地，通過鑑定出含有SEQ ID NO:1或SEQ ID NO:2所示序列的重組核酸片段，即可確定待測樣品中包含含有抗性基因的重組核酸片段。
如本文所用，「水稻」是任何水稻植株並包括可以與水稻育種的所有植物品種。如本文所用，「植株」或「植物」，包括整株植物、植物細胞、植物器官、植物原生質體、植物可以從中再生的植物細胞組織培養物、植物愈傷組織、植物叢和植物或植物部分中完整的植物細胞，所述植物部分例如胚、花粉、胚珠、種子、葉、花、枝、果實、莖杆、根、根尖、花葯等。
在本申請的方法可以適用於任何需要選育的水稻品種。也就是說，可以將任何缺少某種有利性狀的優良品種(即綜合性狀較好，預計有發展前途的品種)用作輪迴親本。用另一具有該受體所缺少的有利性狀的品種作為供體親本。在本申請的實施方案中，採用水稻『盛世B』作為輪迴親本，採用具有良好的褐飛蝨抗性的水稻『華2048B』作為供體。
在本申請所提供的重組植株的選育方法中，利用分子標記對重組植株進行前景選擇。前景選擇的可靠性主要取決於標記與目標基因組片段間連鎖的緊密程度，為提高選擇的準確率，一般同時用兩側相鄰的兩個標記對目標基因組片段進行跟蹤選擇。
在本申請的實施方案中，採用的前景選擇標記包括正向選擇標記和負向選擇標記，其中，正向選擇標記是在距目標基因組片段(含抗褐飛蝨基因)上、下遊50kb(在水稻中其遺傳距離為0.2cM)範圍內篩選的多型性分子標記。負向選擇標記是在距目標基因組片段上、下遊500kb(在水稻中其遺傳距離為2cM)範圍內篩選的多型性分子標記。在具體實施方案中，經優化篩選使用的正向前景選擇標記是與目標基因組片段緊密連鎖的標記BphC04ID06，負向選擇標記是距目標片段上遊約220kb的分子標記RM6659，以及距目標片段下遊約450kb的分子標記MS5。
在本申請的實施方案中，利用上述前景選擇標記進行同源重組的檢測時，一側或單側同源重組的判斷標準是BphC04ID06檢出與『華2048B』相同帶型，且RM6659或MS5檢出與『盛世B』相同帶型；兩側或雙側同源重組的判斷標準是BphC04ID06檢出與『華2048B』相同帶型，且RM6659和MS5檢出與『盛世B』相同帶型。
在本申請中，可以使用任何一種可利用的晶片進行本申請所提供的育種方法中的背景選擇。在優選的實施方案中，可以採用本申請人在中國專利申請CN102747138A中公開的水稻全基因組育種晶片RICE6K，或者在PCT國際申請WO/2014/121419中公開的水稻全基因組育種晶片RICE60K。這兩份申請文件中的全部內容整體併入本文作為參考。
以下實施例僅用於說明而非限制本申請範圍的目的。若未特別指明，實施例均按照常規實驗條件，如Sambrook等分子克隆實驗手冊(Sambrook J&Russell DW,Molecular cloning:a laboratory manual,2001)，或按照製造廠商說明書建議的條件。
本申請中所使用的水稻植株材料信息均可參見中國水稻品種及其系譜資料庫(http://www.ricedata.cn/variety/index.htm)。
本申請中所提到的水稻基因組物理位置均參照水稻日本晴基因組MSU/TIGR注釋第6.1版(http://rice.plantbiology.msu.edu/)。
本申請所提到的公開SSR分子標記可參見網站http://www.gramene.org/。
實施例1選育導入抗褐飛蝨基因組片段的重組植株
本實施例中使用的材料為水稻『盛世B』及水稻『華2048B』。
水稻『華2048B』具有良好的褐飛蝨抗性，推測可能是第4號染色體的Bph3(Liu等，Nature Biotechnology.2015,33:301-305)、QBph4(Hu等，Molecular Breeding.2015,35:3)和Bph15(Yang等，Theoretical and Applied Genetics.2004,110:182-191)所在的基因簇區域對該材料的褐飛蝨抗性起了關鍵作用。
在重組植株的選育過程中，利用分子標記對重組植株進行前景選擇，對所採用的前景選擇分子標記進行了篩選。所使用的分子標記部分來源於網站http://www.gramene.org/，部分自行設計。設計方法為，參照水稻日本晴基因組MSU/TIGR注釋第6.1版，下載前述區段DNA序列。使用SSRLocator軟體對上述序列中的SSR位點進行掃描。利用Primer Premier 3.0軟體對尋找出的SSR位點設計引物，共設計引物 106對。通過PCR的方法，篩選上述引物對在『華2048B』及『盛世B』中的多態性，最終挑選出在兩份材料中具有多態性、擴增效率高的前景選擇分子標記，分別是正向選擇標記BphC04ID06和負向選擇標記RM6659、MS5。用於PCR擴增上述分子標記的具體引物信息見表1。
表1前景選擇分子標記引物信息
將『華2048B』中前述基因簇所在的基因組片段導入到『盛世B』中，具體過程如下：
以『盛世B』為輪迴親本，『華2048B』為供體親本進行雜交，將所得到的雜交種與輪迴親本『盛世B』進行回交，獲得BC1F1種子，育苗後利用正向選擇標記BphC04ID06和負向選擇標記RM6659、MS5進行重組單株選擇，篩選出9個在目標基因組片段一側同源重組的單株，即BphC04ID06檢出與『華2048B』相同帶型，且RM6659或MS5檢出與『盛世B』相同帶型，並利用水稻全基因組育種晶片RICE6K(CN102747138A)對其進行背景選擇(Yu等,Plant Biotechnology Journal.2014,12:28-37)。
在篩選出的9個單側同源重組單株中比較晶片結果，選擇背景回復最好的重組單株(此世代背景回復值超過75％)，使其與輪迴親本『盛世B』再次進行回交，獲得BC2F1種子，育苗後利用正向選擇標記BphC04ID06對其進行檢測，選擇含有目標基因組片段的重組單株，即BphC04ID06檢出與『華2048B』相同帶型，利用水稻全基因組育種晶片RICE6K對其進行背景選擇。
選擇背景回復較好的單株(此世代背景回復值超過87.5％)，使其與輪迴親本『盛世B』又一次進行回交，獲得BC3F1種子，育苗後利用 正向選擇標記BphC04ID06和負向標記RM6659、MS5對收穫的種子進行目標基因組片段另一側同源重組片段的篩選，獲得9個在目標片段兩側重組的單株，即BphC04ID06檢出與『華2048B』相同帶型，且RM6659和MS5檢出與『盛世B』相同帶型。
利用水稻全基因組育種晶片RICE60K(WO/2014/121419)對上述9個雙側交換單株進行背景和目標片段選擇(Chen等，Molecular Plant.2014,7:541-553)，篩選到導入目標片段較小，且背景回復好的目標單株一個(此世代背景回復值超過93.75％)。
將選中的單株自交一次，獲得BC3F2，育苗後利用正向選擇標記BphC04ID06對其進行檢測，選擇含有目標基因組片段的單株，即BphC04ID06檢出與『華2048B』相同帶型，利用水稻全基因組育種晶片RICE60K對其進行背景選擇。
最終獲得目標片段純合，且背景回復(背景回復值超過99％)的株系一個，命名為CR020141。晶片檢測結果見圖1。
實施例2導入褐飛蝨抗性基因組片段後同源重組片段的確定
為了確定導入的抗褐飛蝨基因組片段大小，對『盛世B』導入片段的純合單株進行了目標基因組片段兩側同源重組片段的測序。將CR020141所含的抗褐飛蝨基因組重組核酸片段命名為RecCR020141。
通過水稻全基因組育種晶片RICE60K檢測結果初步確定，RecCR020141位於兩個SNP標記F0405799769TC和F0407038360TG之間。
同時，使用Miseq測序技術對『盛世B』、『華2048B』和CR020141三個樣本進行全基因組測序。使用TruSeq Nano DNA LT Kit(illumina)試劑盒進行文庫建立，使用Library Quantification Kit–Universal(KAPA Biosystems)試劑盒進行定量，使用MiSeq V2 Reagent Kit(illumina)試劑盒進行測序反應。使用Miseq臺式測序儀(illumina)進行檢測。具體步驟及方法參見各試劑盒及測序儀使用說明書。
根據前述SNP晶片及Miseq測序結果，將CR020141抗褐飛蝨基因組重組片段上遊同源重組片段定位在第4染色體的5803348bp到 5809336bp區間，下遊同源重組片段定位於7015808bp到7016712bp區間。
在此基礎上，參照水稻日本晴基因組MSU/TIGR注釋第6.1版，下載對應區段DNA序列。使用Primer Premier 5.0軟體設計擴增及測序引物，設計要求為引物長22nt左右、GC含量40-60％且沒有錯配。
以受體親本『盛世B』和供體親本『華2048B』為對照，對CR020141的上遊和下遊同源重組片段分別設計擴增引物，使用高保真酶KOD FX Neo(TOYOBO)進行擴增，使用兩步法或三步法尋找最佳擴增條件，確保擴增產物在瓊脂糖凝膠電泳檢測中顯示為單一明亮條帶。其中確定的上遊同源重組片段擴增引物反應條件為：94℃2min；98℃10sec，61℃30sec，68℃150sec，37個循環；20℃1min。下遊同源重組片段擴增引物反應條件為：94℃2min；98℃10sec，61℃30sec，68℃150sec，37個循環；20℃1min。由此，最終篩選出三對擴增引物用於上遊同源重組片段的擴增，一對引物用於下遊同源重組片段的擴增。
另外，以擴增產物為模板，利用Sanger測序法進行測序，根據實際測序效果，最終篩選出12條和2條測序引物分別用於上遊和下遊同源重組片段的測序。具體的擴增引物及測序引物序列見表2，測序結果見圖2A、圖2B、圖2C和圖3。
RecCR020141上遊同源重組片段測序長度為5985bp(SEQ ID NO:1)。1-3300bp為受體『盛世B』的基因組區段，與供體『華2048B』比較，存在2個SNP，1個InDel。3301-5474bp這一2174bp區段為同源重組區段。5475-5985bp為供體『華2048B』基因組片段，與『盛世B』比較，存在2個SNP，1個InDel。
RecCR020141下遊同源重組片段測序長度為907bp(SEQ ID NO:2)。1-163bp為供體『華2048B』的基因組區段，與『盛世B』比較，存在9個SNP。164-287bp這一124bp區段為同源重組區段。288-907bp為受體『盛世B』的基因組區段，與供體『華2048B』比較，存在9個SNP，2個Indel。
圖4為RecCR020141兩側同源重組片段的結構圖。其中，(A) 為上遊同源重組片段結構圖；(B)為下遊同源重組片段結構圖。上方鹼基為供體『華2048B』的SNP或InDel標記，下方鹼基為受體『盛世B』的SNP或InDel標記。灰色區段為來源於『盛世B』基因組區段，黑色區段為來源於『華2048B』基因組區段，白色區段為同源重組區段。橫坐標為片段長度，以鹼基對數目(bp)為單位。
表2抗稻瘟病基因組重組核酸片段擴增及測序引物信息
實施例3『盛世B』導入抗褐飛蝨基因組片段後的抗性鑑定
為了鑑定抗性效果，對本申請選育的新品系CR020141、受體親本『盛世B』、供體親本『華2048B』(作為陽性對照)，以及高感褐飛蝨品種『臺中在來1號』(作為陰性對照)進行褐飛蝨室內抗性鑑定，鑑定方法如下。
將各份材料在室內浸種、催芽，隨後播種在劃好格子線的塑料面盆中，每份材料分3行共播種45株，待兩葉一心期時，每行保留10 株共30株健康長勢一致的植株用於接蟲。蟲源來自從田間採集到的褐飛蝨，並在室內飼養繁殖。取2-3齡若蟲到待鑑定的植株上，每株有5-10頭若蟲即可。待『臺中在來1號』死苗95％時開始記錄各鑑定苗的抗性等級，取30株苗的抗性等級的平均值，作為該材料的抗性等級，根據抗性等級評價其抗性水平。其中，抗性等級共分10級：0或1級，葉片未受害或第一片葉葉尖發黃；2級，第一片葉1/2發黃或者葉尖皺縮；3級，第一片葉發黃或是枯萎；4級，第二片葉部分發黃或心葉葉尖發黃；5級，第二片葉發黃、皺縮或是枯萎、心葉青卷；6級，心葉捲曲，心葉葉尖枯萎；7級，心葉捲曲枯萎，植株未死亡；8級，心葉枯萎，稍微倒伏；9級，整株倒伏。根據上述抗性等級，0-0.9級判定為高抗，1.0-2.9級為抗，3.0-5.9級為中抗，6.0-6.9級為中感，7.0-7.9級為感，8.0-9.0級為高感。
褐飛蝨室內抗性鑑定結果見圖5，其中『臺中在來1號』為高感，原品種『盛世B』為感，改良新品系CR020141為中抗，供體親本『華2048B』為高抗。
雖然，上文中已經用一般性說明及具體實施方案對本申請作了詳盡的描述，但在本申請基礎上，可以對之作一些修改或改進，這對本領域技術人員而言是顯而易見的。因此，在不偏離本申請精神的基礎上所做的這些修改或改進，均屬於本申請要求保護的範圍。