收藏本站
收藏 | 手机打开
二维码
手机客户端打开本文

水稻抗病基因同源序列分析及抗稻瘟病候选基因克隆

任鄄胜  
【摘要】: 稻瘟病菌(有性态:Magnaporthe grisea,无性态:Pyricularia grisea)引起的稻瘟病是我国稻区和世界其它稻区最为严重的病害之一,该病害常年流行,致使稻米生产损失严重。稻瘟病的发生和流行同样要求流行病学三要素,即病原体、寄主、环境。选育和利用抗病品种不仅是有效切断流行病学三要素之一,为防止植物病害最经济、最有效的途径,而且还可以避免或减轻因使用农药而造成的残毒和环境污染问题。因此,抗病性一直为植物育种目标之一。抗病育种原理深入研究,对植物抗病育种具有理论指导和促进育种的作用。本研究通过分子生物学和生物信息学的方法,对四川省育种遗传材料和日本晴基因组进行了较为系统地研究;并结合育种实践提出了独特的抗病杂交育种方法。概括如下: 1.利用模糊搜索的方法,在TIGR水稻日本晴基因组数据库(TIGR RiceGenome Annotation-Release 5)中识别出565个编码抗病蛋白质的同源序列:利用识别出565个编码抗病蛋白质序列分别与籼稻基因组数据库进行BLASTP联配,共确定320个对应的抗病基因同源序列。通过在线生物信息学软件,我们识别了这565个抗病基因的保守结构域、保守模体和DNA序列内转座子元件,其中有14个抗病基因同源序列注释错误。同时绘出了这些基因的基因组分布,并基于这些基因的同源树分析和基因组物理分布,认为基因的原位和远程复制事件产生了抗病基因的现存分布和多样性,其中转座子在复制过程中扮演了重要角色。 2.利用25个稻瘟病鉴别品种(系)和20个水稻品种(系)在人工接种条件下的对稻瘟病单孢菌株的抗性表型和抗病基因同源序列(Resistance geneanalogs,RGAs)多态性进行聚类比较分析。以单孢菌株接种的抗性表型聚类,取相似系数0.450,可将45个品种(系)划分为A、B两大类;取相似系数0.618,A、B两大类又分别可分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ四个亚类。以抗病基因同源序列多态性聚类,取遗传相似系数0.620,可将45个品种(系)划归Ⅰ,Ⅱ两类,这两类明显地趋向籼粳两亚种划分;取遗传相似系数0.783时,类群Ⅰ又可划分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ、ⅵ六个亚类,类群Ⅱ又可划分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ、ⅴ、ⅵ、ⅶ七个亚类。用抗感单孢稻瘟病菌表型聚类,倾向于抗谱相似的聚为一类;按RGA相似性聚类,倾向于遗传背景相近的聚为一类。对于抗病频率低或是抗病频率高的品种两者类与类之间有较好的对应关系,但总体看来类与类之间没有明显的对应关系。在抗稻瘟病育种方面,对亲本材料进行单孢菌株抗性鉴定和抗病基因同源序列多态性分析,可以更准确地反映亲本抗性遗传背景,从而避免同一抗源反复使用,还可以丰富培育品种的抗性遗传基础和延长品种抗性。 3.以高抗稻瘟病的水稻保持系福伊B为材料,利用已知在水稻籼、粳亚种间存在差异的RGA简并性引物N1N2克隆RGA序列片段。通过对抗病品系福伊B克隆扩增,获得一个通读的水稻抗病基因NBS类抗病基因同源片段FUyi_NBS1,长度为540bp,编码176个氨基酸。生物信息学分析表明,FUyi_NBS1在水稻基因组第二染色体上有3个拷贝,其中两个为抗病基因拷贝;经Blastp比较,含有一个NB-ARC保守结构域,与OsI_005459和CR273高度同源;与大麦NBS-LRR类抗病基因同源序列CAD45026同源率为58%。同源建模分析发现FUyi_NBS1包含至少7个α—螺旋区域和3个β—折叠。 4.利用GenBank数据库中的候选基因序列,设计分子引物,进行抗感品种之间的扩增差异,进行亚克隆抗病基因同源序列。在抗稻瘟病品系福伊B中获得了2条抗病基因同源序列,分别记为“FY_2”和“FY_3”,长度大小分别为2518bp和4168bp。经过生物信息学分析,FY_2的mRNA长度为1902bp,编码634个氨基酸;FY_3的mRNA长度为2226bp,编码742个氨基酸。通过蛋白质序列分析,两者均属于CC-NBS类型的抗病基因同源序列。与籼稻第2号染色体上的鸟枪片断OsI_005457高度同源。蛋白质三维结构分析,发现FY_2的NBS结构域与OSI_005457N端的NBS结构域在C端明显不同。本研究为福伊B中抗病基因克隆奠定了重要基础。 5.根据育种实践经验,提出了抗病杂交育种的策略和方法。概括起来为:抗抗杂交,胁迫选择,低代宽基数,抗中选优,连续鉴定,抗中选抗。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 甘代耀,马兴华,谢玲,孙小桉;福建省一九八二年稻瘟病菌生理小种分布[J];福建农业科技;1983年02期
2 曹功懋;李成栋;晋(艹汸);刘洪涛;韩润亭;;吉林省稻瘟病菌生理小种初步研究[J];植物病理学报;1983年04期
3 穆永顺;顾海燕;杨自强;谢泳新;;宁夏稻瘟病菌生理小种研究初报[J];宁夏农业科技;1984年03期
4 刘洪涛,卢宗志,韩润亭;吉林省稻瘟病菌生理小种研究概述[J];吉林农业大学学报;2002年06期
5 俞孕珍,刘志恒,王玉山,田锚,刘书茂,孙致连;1992~1993年辽宁省稻瘟病菌种群动态分析[J];沈阳农业大学学报;1994年04期
6 曹功懋;李成栋;晋芳;刘洪涛;韩润亭;;吉林省稻瘟病菌生理小种鉴定研究续报[J];吉林农业科学;1991年02期
7 张学博;1986~1987年福建省的稻瘟病菌生理小种[J];福建农业科技;1990年06期
8 张学博;余菊生;;福建省稻瘟病菌生理小种的研究[J];福建农学院学报;1981年01期
9 湖南省稻瘟病菌生理小种研究协作组;湖南省稻瘟病菌生理小种的研究[J];湖南农业科学;1982年03期
10 赖星华;宋文学;高汉亮;;广西稻瘟病菌生理小种研究[J];植物病理学报;1984年03期
11 杨绍华;李茂胜;林仙集;;三明地区稻瘟病菌生理小种研究[J];福建稻麦科技;1984年01期
12 陆凡,史阿宝,陈志谊,王法明,陈毓苓,刘永锋,刁春友,沈迎春,严大富,花家禄,徐志平,张国林,张谷丰,张舜举,朱友根;江苏省稻瘟病菌的发生与水稻品种的关系研究[J];西南农业大学学报;1998年05期
13 袁洁,刘燕黔,杨学辉,刘世怡;贵州省近期稻瘟病菌生理分化研究初报[J];贵州农业科学;1999年03期
14 程芳艳;王继亮;李春光;刘永巍;孙翊轩;孙伟;;黑龙江省稻瘟病菌生理小种演变与抗瘟育种对策[J];现代化农业;2015年07期
15 刘志恒,俞孕珍,魏松红,朱桂清,吴芷君,刘玉涛,杨瑞文,李雪光;1991~1995年辽宁省稻瘟病菌种群动态分析[J];植物保护;1998年04期
16 张学博,余菊生;福建稻瘟病菌生理小种的研究[J];福建农业科技;1981年02期
17 金敏忠;陶心兰;方道法;;浙江省稻瘟病菌生理小种研究[J];浙江农业科学;1981年03期
18 杨小林;陈其志;张舒;吕亮;喻大昭;;湖北省部分地区稻瘟病菌致病类型及丰富度分析[J];华中农业大学学报;2007年04期
19 郭晓莉,任金平,刘晓梅,韩润亭,张金花,王书杰;2002年吉林省稻瘟病菌种群动态分析[J];吉林农业大学学报;2004年04期
20 雷财林,王久林,凌忠专;稻瘟病菌生理小种变动的研究[J];北京农业科学;1995年06期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 范静华;周惠萍;王洪海;陈建斌;陈海如;;稻瘟病菌生理小种及其毒性[A];2005中国植病学会、中国菌物学会北海联合年会论文集[C];2005年
2 程兆榜;陈毓苓;任春梅;季英华;魏利辉;周益军;;近十年江苏省稻瘟病菌生理小种组成及变化动态[A];中国植物病理学会2010年学术年会论文集[C];2010年
3 王世维;邸劼;原恺;王宁;吴波明;;我国东北稻瘟病菌无毒基因型鉴定及分析[A];绿色生态可持续发展与植物保护——中国植物保护学会第十二次全国会员代表大会暨学术年会论文集[C];2017年
4 何月秋;周惠萍;吴毅歆;范成明;李顺德;;利用稻瘟病菌突变体鉴定水稻抗稻瘟病基因研究[A];第八届海峡两岸菌物学学术研讨会论文集[C];2007年
5 林成增;周洁;郑祥梓;王琴秋;何守贵;王宗华;鲁国东;;稻瘟病菌几丁质酶家族基因功能研究[A];中国植物病理学会2010年学术年会论文集[C];2010年
6 刘文平;王嘉琪;李彦利;王海;温嘉伟;任金平;王继春;;中国东北吉林省稻瘟病菌与水稻品种互作研究[A];中国植物病理学会2010年学术年会论文集[C];2010年
7 杨祁云;朱小源;雷财林;王久林;;籼稻稻瘟病菌致病型单基因鉴别寄主筛选研究[A];中国植物病理学会第六届青年学术研讨会论文集——植物病理学研究进展(第五卷)[C];2003年
8 白娟;周益军;程兆榜;;我国南方稻区稻瘟病菌群体遗传结构研究[A];中国植物病理学会第六届青年学术研讨会论文集——植物病理学研究进展(第五卷)[C];2003年
9 杨俊;刘杏忠;;稻瘟病菌一个新基因的分子功能研究[A];2010年中国科学院微生物研究所博士后学术年会暨第二届博谊论坛论文摘要集[C];2011年
10 杨俊;王维香;孔令安;赵文生;薛敏峰;孙静;陈小林;王大伟;王瑞金;徐小文;鲁明;张燕;许金荣;彭友良;;稻瘟病菌中一个编码剪切因子的致病新基因的功能研究[A];中国植物病理学会2011年学术年会论文集[C];2011年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 任鄄胜;水稻抗病基因同源序列分析及抗稻瘟病候选基因克隆[D];四川农业大学;2008年
2 郑文辉;Retromer复合体在稻瘟病菌和禾谷镰刀菌中的功能分析[D];福建农林大学;2014年
3 王瑞金;稻瘟病菌磷酸化蛋白与蛋白磷酸酶PPG1的靶标鉴定[D];中国农业大学;2017年
4 叶文雨;稻瘟病菌中小GTP酶激活蛋白(RhoGAPs)的功能分析[D];福建农林大学;2013年
5 刘木星;稻瘟病菌SNARE蛋白MoSyn8和MoVam7调控外泌和囊泡转运机制研究[D];南京农业大学;2017年
6 王婧臻;稻瘟病菌转录因子MoAp1和MoBzip10靶鉴定及其在致病过程中的功能分析[D];南京农业大学;2017年
7 李潇;胞吞调控蛋白MoEnd3和MoCrn在稻瘟病菌致病过程中的功能分析[D];南京农业大学;2017年
8 王大伟;稻瘟病菌APSES转录因子Pcg2的作用及其机理的研究[D];中国农业大学;2014年
9 李国瑞;稻瘟病菌Tctex1及其与动力蛋白中间链复合物结构解析和相互作用分析[D];中国农业大学;2018年
10 邓淑桢;稻瘟病菌MoPEX1在形态分化和致病过程中的作用及MoSom1 PKA磷酸化位点的鉴定与功能分析[D];浙江大学;2017年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 罗曼斯;水稻抗稻瘟病候选基因的筛选及功能验证[D];南昌大学;2017年
2 杨豪;江苏省稻瘟病菌遗传多样性及水稻抗瘟基因鉴定[D];南京农业大学;2010年
3 阮宏椿;福建省稻瘟病菌群体组成及部分水稻品种抗瘟性研究[D];福建农林大学;2010年
4 刘彬;四川稻瘟病菌的稳定鉴别菌株筛选研究[D];四川农业大学;2007年
5 郑秀霞;稻瘟病菌异戊酰基辅酶A脱氢酶MoIVD的功能分析[D];福建农林大学;2019年
6 吴艺委;CAAX蛋白酶MoSte24和MoRce1在稻瘟病菌生长与致病过程中的功能研究[D];福建农林大学;2019年
7 李寒冰;稻瘟病菌中一个含Zn_2Cys_6锌指蛋白的基因簇的功能探索[D];南京农业大学;2017年
8 孔祥一;稻瘟病菌丝氨酸苏氨酸蛋白激酶MoSch9的功能研究[D];南京农业大学;2017年
9 周弋力;黑龙江省水稻主栽品种抗瘟性评价及稻瘟病菌无毒基因分析[D];黑龙江八一农垦大学;2019年
10 李永聪;广谱抗稻瘟病基因Pi2-2的克隆及育种应用[D];湖南农业大学;2018年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 王方;稻瘟病致病源自“里应外合”[N];中国科学报;2019年
2 唐建明;稻瘟病在部分稻田严重发生[N];江苏农业科技报;2019年
3 李晨 许天颖;稻瘟病菌控制致病力新机制被揭示[N];中国科学报;2019年
4 中国青年报·中国青年网记者 李润文 通讯员 陈洁;瘟神稻瘟病菌是如何“镇压叛乱”打胜仗的[N];中国青年报;2019年
5 金凤 通讯员 许天颖;来点光照,水稻对稻瘟病菌免疫力就能提高[N];科技日报;2019年
6 记者 李晨 通讯员 陈洁;多晒太阳不易得稻瘟病机制获揭示[N];中国科学报;2019年
7 柯怀鸿 记者 谢开飞;稻瘟病有望实现快速监测和预报[N];科技日报;2018年
8 植保专家 任金平;控制稻瘟病的方法[N];吉林农村报;2017年
9 实习生 刘禹 本报记者 王春;何祖华:和稻瘟病较劲15年[N];科技日报;2017年
10 中国青年报·中国青年网记者 李润文 通讯员 许天颖;稻瘟病是如何被预警的[N];中国青年报;2019年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978