水稻細(xì)菌性條斑病抗性QTL qBlsr5a的精細(xì)定位及候選基因的表達(dá)分析.pdf

1、水稻細(xì)菌性條斑病(Xanthmonas campestris pv.Oryzieola)，簡(jiǎn)稱水稻細(xì)條病，是水稻上一種重要的檢疫性細(xì)菌病害。該病主要危害水稻葉片，水稻受侵染后，葉片變黃甚至枯死，空秕粒增多，千粒重降低，一般可減產(chǎn)10~20％，嚴(yán)重時(shí)達(dá)40％。目前，細(xì)條病已成為南方稻區(qū)的主要病害，成為影響水稻產(chǎn)量及品質(zhì)的重要限制因子。相對(duì)于水稻另兩大病害(白葉枯病和稻瘟病)，水稻對(duì)細(xì)條病的抗性屬于典型的數(shù)量性狀，不存在主基因抗性，現(xiàn)有種質(zhì)

2、資源中也未發(fā)現(xiàn)對(duì)該病表現(xiàn)免疫的品種。因此，深入挖掘現(xiàn)有資源中的數(shù)量抗性基因座(Quanfitative resistance locuS，QRL)，不僅具有重要的實(shí)踐應(yīng)用價(jià)值，而且可以對(duì)數(shù)量抗病性的機(jī)制研究提供幫助。 目前，在水稻中已報(bào)道13個(gè)細(xì)條病抗性QTL，其中Tang等以高抗細(xì)條病品種Acc8558和高感細(xì)條病品種H359為親本構(gòu)建的重組自交系群體，定位了11個(gè)細(xì)條病抗性QTL，其中位于5號(hào)染色體短臂上的QTL qBlsr

3、5a(其抗病等位基因來(lái)自抗病親本Acc8558)對(duì)表型變異貢獻(xiàn)率最大，并在后續(xù)研究中得到了證實(shí)。這說(shuō)明qBlsrSa在水稻細(xì)條病抗性的遺傳改良上具有較大的應(yīng)用前景。本研究在前人工作的基礎(chǔ)上，對(duì)qBlsr5a進(jìn)行更深入的研究。 分別以Acc8558和H359為供體親本和受體親本，通過(guò)回交和分子標(biāo)記輔助選擇，育成了只滲入供體5號(hào)染色體短臂含抗性QTL qBlsr5a的區(qū)段的近等基因系H359-BLSR5a。進(jìn)一步將該近等基因系與H3

4、59雜交，建立了一個(gè)大的F2群體(2,265單株)。采用選擇極端表型個(gè)體并驗(yàn)證其后代(F2：3)株系的方法，在F2群體中鑒定出目標(biāo)QTL為抗病純合基因型的個(gè)體。通過(guò)對(duì)這些個(gè)體進(jìn)行分子標(biāo)記基因型檢測(cè)和連鎖分析，將qBlsr5a定位在SSR標(biāo)記RM153和RM159之間，大約2.4 cM或290 kb的范圍內(nèi)。 利用Affymetrix的基因芯片對(duì)抗病品種Acc8558和感病品種H359中受細(xì)條病菌侵染調(diào)控的基因進(jìn)行高通量的檢測(cè)。在

5、兩品種中共檢測(cè)到956個(gè)差異表達(dá)基因，其中12個(gè)基因在兩品種中一致上調(diào)，54個(gè)基因在兩品種中一致下調(diào)，20個(gè)基因在兩品種中表達(dá)變化方向相反。對(duì)差異表達(dá)基因的基因本性(GO)、代謝路徑和啟動(dòng)子進(jìn)行了分析。比較所有差異基因與已報(bào)道的13個(gè)抗性QTL的位置關(guān)系，發(fā)現(xiàn)有30個(gè)差異表達(dá)基因的位置與這些抗性QTL吻合，但在qBlsr5a的定位區(qū)間(290 kb)內(nèi)只檢測(cè)到一個(gè)差異表達(dá)基因(LOC Os05g01330)，且功能未知。 在水稻

6、GTamene(http：//www.gramene.org/Oryza-sativa- japonica/contigview)及TIGR(http：//www.tigr.org/tdb/e2k1/osa1/GO.retrieval.shtml)數(shù)據(jù)庫(kù)中查詢，發(fā)現(xiàn)qBlsr5a的精細(xì)定位區(qū)間(290 kb)內(nèi)共有51個(gè)預(yù)測(cè)基因，其中33個(gè)(64.7％)有功能注釋。根據(jù)這些功能注釋，本文選擇了19個(gè)預(yù)測(cè)基因(包括那個(gè)基因芯片檢測(cè)到的差異

7、表達(dá)基因)進(jìn)行表達(dá)分析，其中3個(gè)預(yù)測(cè)編碼多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白前體(PGIP)；1個(gè)編碼錨蛋白1(ankyrin-1)；1個(gè)編碼轉(zhuǎn)錄因子ILAγ亞基(TFIIAγ)；1個(gè)編碼與K蛋白1互作的鋅指蛋白(ZIK1)；還有2個(gè)含鋅指結(jié)構(gòu)。以H359和H359-BLSR5a為材料，在病原菌接種后的不同時(shí)期對(duì)這19個(gè)基因進(jìn)行半定量RT-PCR分析。 結(jié)果表明，有4個(gè)預(yù)測(cè)基因在兩品系中都沒有表達(dá)，7個(gè)預(yù)測(cè)基因在兩品系中在病菌侵染前后表達(dá)都

8、沒有變化，其余8個(gè)預(yù)測(cè)基因?qū)Σ≡秩居蟹磻?yīng)。其中6個(gè)基因的表達(dá)趨勢(shì)在兩品種中基本一致(5個(gè)表達(dá)上調(diào)，1個(gè)表達(dá)下調(diào))。1個(gè)基因(LOC _Os05g01380)在H359中接種前后沒有變化，但在近等基因系H359-BLSR5a中接種6h時(shí)表達(dá)量開始增強(qiáng)，到24h時(shí)表達(dá)量達(dá)最到高。最令人感興趣的是預(yù)測(cè)基因LOC Os0501444，它在H359中沒有表達(dá)，而在H359-BLSR5a中被誘導(dǎo)表達(dá)，且在接種6h時(shí)表達(dá)量達(dá)到最高。該基因編碼區(qū)長(zhǎng)