水稻抗稻瘟病PTI相關(guān)基因的篩選及抗稻瘟病pi21基因編輯材料的創(chuàng)制.pdf

1、水稻稻瘟病是由稻瘟菌引起的具有破壞性的水稻病害之一，在全世界各稻區(qū)均有發(fā)生。主效抗病基因控制的稻瘟病抗性會(huì)隨著稻瘟病菌菌系的改變而喪失抗性。因此，開發(fā)利用抗稻瘟病育種新策略和新技術(shù)，已成為水稻育種的迫切要求。本研究基于病原相關(guān)分子模式誘導(dǎo)的植物免疫途徑(pathogen associated molecular patterns(PAMP)-tri ggered immunity,PTI），利用候選水稻基因的RNAi轉(zhuǎn)基因株系，接種稻瘟

2、病菌，篩選抗稻瘟病基因。同時(shí)，利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，對(duì)水稻品種日本晴的Pi21基因進(jìn)行定點(diǎn)突變，獲得抗稻瘟病水稻株系。主要研究結(jié)果為:
　　(1)實(shí)驗(yàn)室以水稻品種TJ394為受體材料，創(chuàng)制出水稻稻瘟病應(yīng)答基因的RNAi株系。本研究對(duì)TJ394進(jìn)行苗期抗稻瘟病接種試驗(yàn)，鑒定出致病菌系98019A，TMC-1、RO1-1、ROR-1和318-2。其中TMC-1菌系產(chǎn)孢量高并且對(duì)TJ394致病，被選用于鑒定RNAi株系

3、和TJ394的抗病差異。
　　(2)利用“微室”噴霧接種技術(shù)，對(duì)34個(gè)水稻稻瘟病應(yīng)答基因的RNAi株系進(jìn)行稻瘟病抗性鑒定。通過多次稻瘟病菌接種試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)XY23的7個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)化株系病級(jí)比TJ394低0.6-1.3級(jí)，并呈顯著水平;XY14的3個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)化株系病級(jí)比TJ394低0.7-1.1級(jí)，均呈顯著差異。XY23和XY14RNAi多個(gè)獨(dú)立轉(zhuǎn)化株系均提高了水稻對(duì)稻瘟病的抗性，說明XY23和XY14是水稻抗稻瘟病相關(guān)基因。
　　(

4、3)利用CRISPR-Cas9技術(shù)，對(duì)感稻瘟病品種日本晴Pi21基因進(jìn)行定點(diǎn)突變，獲得了抗稻瘟病的pi21隱性突變株系。86.7％的T0植株的Pi21靶序列發(fā)生了堿基改變。通過T-DNA序列的PCR檢測(cè)，剔除攜帶T-DNA的T1代分離植株，從23個(gè)T1轉(zhuǎn)基因系中篩選獲得107株不含T-DNA轉(zhuǎn)基因序列的植株。然后對(duì)pi21的編輯位點(diǎn)進(jìn)行酶切和測(cè)序分析，在107株中有21株pi21純合突變體。對(duì)1個(gè)pi21突變株系進(jìn)行稻瘟病菌孢子噴霧接種