水稻广谱抗稻瘟病基因PigmR功能标记的开发与利用

【作者】 王芳权； 陈智慧； 许扬； 王军； 李文奇； 范方军； 陶亚军； 仲维功； 杨杰；

【机构】 扬州大学/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心； 江苏省农业科学院粮食作物研究所/国家水稻改良中心南京分中心/江苏省优质水稻工程技术研究中心；

【摘要】 稻瘟病是世界上最严重的水稻病害之一。通过功能标记的开发,有助于加快广谱持久抗稻瘟病基因PigmR在水稻育种中的应用。利用Snapgene 2.3.2软件分析PigmR的碱基变异特征,根据PigmR与PigmS、Pigm-R4、Pi2、Pi9、Piz-t序列的差异,设计了8对分子标记引物。通过分子检测,筛选获得的PigmR功能标记GMR-3,能特异扩增来源于谷梅4号的PigmR,获得98 bp产物,而不携带PigmR扩增不出产物。为了避免因PCR扩增失败引起的假阴性,设计扩增内参基因Actin1的引物作为参照。以不同浓度配比优化GMR-3与内参基因Actin1检测引物Actin1-1,发现以0.4μmol·L^-1 GMR-3与0.1μmol·L^-1 Actin1-1组合浓度扩增出PigmR和Actin1特征条带的效率相当,效果最优,将该标记命名为GMRA。用该标记扩增水稻样品,携带PigmR的样品能扩增出146和98 bp条带,不携带PigmR的样品仅能扩增出146 bp条带。利用GMRA标记检测229份水稻材料,只有谷梅4号能扩增出146和98 bp条带,其它籼稻和粳稻均只能扩增出146 bp条带。进一步对29份丽江新团黑谷的单基因系材料进行检测发现,GMRA标记能有效区分PigmR与Pi9、Piz、Piz-t等同源性较高的基因,有很好的特异性。通过GMRA标记分子鉴定,从240份育种中间材料中筛选到3份携带PigmR的材料,可作为该基因的供体材料。利用该标记进行分子标记辅助选择,将PigmR通过回交转育到优质食味粳稻南粳53045。对南粳53045/谷梅4号BC₁F₃群体单株进行分子标记检测及稻瘟病人工接种鉴定,发现携带PigmR的单株均表现为抗或中抗,不携带PigmR的单株均表现为高感,表明导入PigmR能显著改良南粳53045的穗颈瘟抗性。因此,本研究通过PigmR与高度同源基因在基因内的序列差异,设计并开发了功能标记GMRA,并将其实践于资源筛选和抗稻瘟病遗传改良。更多还原