镇恢084抗水稻白叶枯病基因的鉴定和分子标记定位

论文摘要

由水稻黄单胞杆菌（Xanthomonas oryzae pv.Oryzae,Xoo）引起的水稻白叶枯病是一种严重的水稻细菌性病害,目前已经鉴定出约29个白叶枯病抗性基因,其中已克隆有Xa1、xa5、Xa21、Xa3/Xa26、Xa27（t）和xa13。镇恢084是镇江农科所用91-2156作母本,R19选系作父本杂交选育而成的优质、高抗籼型强优恢复系,能高抗白叶枯病。利用10个菲律宾鉴别小种对镇恢084进行抗性鉴定,并与其余13个携带已知抗白叶枯病基因的测试品种进行比较,发现镇恢084对其中8个鉴别小种具有抗性,其抗谱与IRBB7（Xa7）和DV85（Xa7）基本一致。用Xa7特异引物M5对IRBB7、镇恢084、DV85以及其他IRBB系列抗白叶枯病近等基因系进行PCR检测,发现IRBB7和镇恢084均为294 bp的阳性带型,其余没有携带Xa7的材料为1170 bp的阴性带型。用PXO86对镇恢084和感病品种成恢448配制的杂交F1代进行抗性测定,均表现抗病,说明镇恢084的抗性受显性核基因控制。镇恢084/成恢448的F2代499个单株中,抗病植株为390株,感病株数为104株,抗感植株比接近3:1（x2=2.65,0.1＜P＜0.25）,说明镇恢084对PXO86的抗性由一对显性核基因控制。采用Xa4位点的特异引物M55对镇恢084与IRBB4（Xa4）进行PCR分析,扩增产物的带型表明镇恢084不具有Xa4所产生的特异带型,表明镇恢084没有携带Xa4。综合以上研究结果,初步确认镇恢084可能携带抗白叶枯病基因Xa7。Xa7源于孟加拉稻种DV85,是一个具有广谱抗性的显性抗白叶枯病基因,对中国白叶枯病7个致病型均表现广谱高抗。国际上现已将Xa7定位在水稻第6染色体的分子标记M1和M3之间,两者距Xa7的遗传距离分别为2.2cM和0.5cM。本实验利用镇恢084和成恢448构建的F2群体结合前人定位结果将Xa7定位在了分子标记M1和ID15之间,物理距离约为427kb区域。此前,除Xa7外没有任何抗白叶枯病基因处于该区域的报道,表明镇恢084中对PXO86产生抗性的基因很可能就是Xa7。初步的序列分析表明,Xa7位点和其它不带Xa7材料相应位点间序列存在明显的差异。在与目的基因紧密连锁的分子标记M1和ID15界定的区域内共预测到了72个ORF,并显示其中24个预测基因在水稻中有全长cDNA或EST的表达。在NCBI网站上对这72个预测基因所编码的氨基酸序列进行了保守结构分析,结果发现3个保守结构与抗病性有关:DUF640、Ubiquitin、Noapical meristem（NAM）。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 缩略表
• 第一章 文献综述
• 1.植物抗病基因研究进展
• 1.1 植物抗病蛋白的保守结构及其功能
• 1.2 植物抗病基因的表达方式
• 1.3 卫兵假说抗性反应机制
• 1.4 抗病反应和蛋白降解
• 2.植物抗病基因的克隆方法
• 2.1 图位克隆法
• 2.2 同源序列法
• 2.3 转座子标签法
• 3.分子标记研究进展
• 3.1 限制性片段长度多态性标记（RFLP）
• 3.2 随机扩增多态性DNA标记（RAPD）
• 3.3 扩增片段长度多态性标记（AFLP）
• 3.4 简单重复序列标记（SSR）
• 3.5 酶切扩增片段多态性序列标记（CAPS）
• 3.6 单核苷酸多态性标记（SNP）
• 3.7 插入/缺失多态性（InDel）
• 3.8 表达序列标签标记（EST）
• 4.水稻白叶枯病研究进展
• 4.1 水稻白叶枯病病原菌的分化
• 4.2 水稻白叶枯病抗病基因的鉴定
• 4.3 水稻白叶枯病抗病基因的定位
• 4.4 水稻白叶枯病抗病基因的克隆及其抗病机理
• 4.5 水稻白叶枯病抗病基因Xa7以及avrXa7的研究进展
• 4.6 水稻抗白叶枯病遗传网络
• 4.7 水稻白叶枯病抗性基因连锁标记的利用
• 第二章 镇恢084白叶枯病抗性基因的鉴定
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 水稻材料
• 1.1.2 水稻白叶枯病病菌
• 1.2 方法
• 1.2.1 镇恢084及其他抗病材料的抗谱测定
• 1.2.2 水稻白叶枯病的接种和鉴定
• 1.2.3 镇恢084所携带抗白叶枯病基因分子标记检测
• 1.2.4 M55标记检测与Xa4基因的等位关系
• 1.2.5 PCR反应体系和程序
• 1.2.6 镇恢084的抗性遗传分析
• 2.结果与分析
• 2.1 镇恢084与已知白叶枯病抗性基因的抗谱比较
• 2.2 镇恢084对PXO71和PXO99的抗性
• 2.3 镇恢084白叶枯病抗性基因的分子标记检测
• 2.4 镇恢084的白叶枯病抗性遗传分析
• 2.5 M55标记检测与Xa4基因的关系
• 3.讨论
• 3.1 水稻白叶枯病抗性基因鉴定
• 3.2 M55检测镇恢084中Xa7与Xa4的基因等位关系
• 3.3 遗传背景对Xa7抗性水平的影响
• 3.4 水稻白叶枯病抗性育种
• 第三章 镇恢084白叶枯病抗性基因的分子标记定位
• 1.材料与方法
• 1.1 材料
• 1.1.1 水稻材料
• 1.1.2 水稻白叶枯病病菌菌株
• 1.1.3 分子标记
• 1.2 方法
• 1.2.1 接菌调查
• 1.2.2 基因组DNA的提取
• 1.2.3 PCR反应体系和程序
• 1.2.4 目标基因的遗传分析
• 1.2.5 目标基因的分子标记定位
• 1.2.6 目标基因物理图谱的构建
• 1.2.7 侯选基因预测
• 2.结果与分析
• 2.1 定位群体的构建
• 2.2 分子标记多态性筛选
• 2.3 目标基因区域重组分析
• 2.4 Xa7基因物理图谱的构建
• 2.5 侯选基因预测
• 2.6 定位结果的初步验证
• 2.7 Xa7基因区域序列差异分析
• 3.讨论
• 3.1 Xa7基因的定位
• 3.2 白叶枯病原菌的接种鉴定
• 3.3 分子标记多态性筛选
• 3.4 插入缺失突变与白叶枯病抗性的关系
• 3.5 Xa7基因的预测分析
• 3.5.1 泛素（Ubiquitin）
• 3.5.2 NAC转录因子（No apical meristem）
• 3.6 Xa7分子标记辅助选择育种
• 3.7 存在问题及今后工作设想
• 参考文献
• 附录
• 致谢
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文目录