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广谱白叶枯病抗性水稻斑点叶突变体HM143的鉴定、遗传分析与基因定位

沈海超  
【摘要】:通过EMS诱变水稻IR64获得一个斑点叶突变体HM143,连续9代异地自交种植观察,斑点叶性状均能稳定遗传。以HM143突变体为实验材料,进行了表型鉴定、光合色素含量测定、组织化学分析、抗病性鉴定、防卫反应基因表达分析、遗传分析和基因定位。结果如下: 1、播种后约3周,突变体HM143部分叶片上部开始产生不规则褐色斑点,褐斑迅速沿着叶脉或叶片边缘向下扩散,严重时可扩展至叶鞘,表明HM143属于扩散型斑点叶突变体。突变体HM143与野生型IR64相比,除结实率和千粒重存在显著差异外,其余考察的农艺性状均无显著差异。 2、经台盼蓝染色后,野生型叶片和突变体不带斑叶片呈均一的蓝色,而突变体斑点处被染成深蓝色,表明斑点产生处的细胞死亡或者细胞膜被破坏。DAB染色结果显示,在野生型IR64中没有H_2O_2的沉积,相反在突变体细胞坏死处被染成红棕色。表明H_2O_2的产生和沉积可能导致突变体细胞的死亡和斑点的产生。 3、光合色素含量测定结果表明,无论在分蘖盛期还是在抽穗期,野生型IR64和突变体HM143不带斑叶片中叶绿素a、b和类胡萝卜素的含量均无显著差异,而突变体HM143带斑点叶片中3种色素含量均显著降低。 4、白叶枯病抗性鉴定结果表明,感病对照对15个小种均为感病(5个中感,10个高感);突变体对15个小种均是抗病(8个中抗,7个高抗),而野生型对5个小种为抗病(4个中抗,1个高抗),10个小种为感病(6个中感,4个高感)。突变体与野生型相比,除对小种PXO112和OS225抗性两者之间无差异,其余小种的抗性都有显著或极显著的提高。接种结果表明突变体HM143对白叶枯病病菌有广谱抗性。斑点叶个体对白叶枯病病菌的抗性比正常绿叶个体显著提高。35株斑点个体的病斑长度分布为1.5-3.7cm,平均值为2.5±0.8cm;而72株正常绿叶个体的病斑长度分布为2.7-6.8cm,病斑平均值为4.0±1.2cm,两者存在极显著差异。上述结果表明,突变体的白叶枯病抗性与斑点叶性状高度相关。 5、利用半定量RT-PCR分析防卫反应基因POX22.3、PAL、POC1、PBZ1和PR1的表达情况,与野生型IR64相比,突变体HM143中POX22.3和PR1的表达量无变化,而PAL、POC1和PBZ1的表达量增强。对于PAL和PBZ1,在突变体斑点叶中的表达量比突变体无斑叶中的表达量要高。说明突变体HM143抗性的提高与防卫反应基因表达增强有关。 6、遗传分析结果表明,突变体斑点性状受一对隐性核基因控制。利用HM143/R9308F_2群体中共1023突变体表型个体来定位控制斑点叶表型的基因,最终将该斑点叶基因定位在第4染色体长臂上约52kb的区间内,暂时命名为spl~(HM143)。此区间尚未发现相关类似基因,因此,spl~(HM143)可能是一个新基因。


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