水稻細菌性條斑病抗性QTL qBlsr5a的精細定位及候選基因的表達分析.pdf

1、水稻細菌性條斑病(Xanthmonas campestris pv.Oryzieola)，簡稱水稻細條病，是水稻上一種重要的檢疫性細菌病害。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10~20％，嚴重時達40％。目前，細條病已成為南方稻區(qū)的主要病害，成為影響水稻產量及品質的重要限制因子。相對于水稻另兩大病害(白葉枯病和稻瘟病)，水稻對細條病的抗性屬于典型的數量性狀，不存在主基因抗性，現有種質

2、資源中也未發(fā)現對該病表現免疫的品種。因此，深入挖掘現有資源中的數量抗性基因座(Quanfitative resistance locuS，QRL)，不僅具有重要的實踐應用價值，而且可以對數量抗病性的機制研究提供幫助。 目前，在水稻中已報道13個細條病抗性QTL，其中Tang等以高抗細條病品種Acc8558和高感細條病品種H359為親本構建的重組自交系群體，定位了11個細條病抗性QTL，其中位于5號染色體短臂上的QTL qBlsr

3、5a(其抗病等位基因來自抗病親本Acc8558)對表型變異貢獻率最大，并在后續(xù)研究中得到了證實。這說明qBlsrSa在水稻細條病抗性的遺傳改良上具有較大的應用前景。本研究在前人工作的基礎上，對qBlsr5a進行更深入的研究。 分別以Acc8558和H359為供體親本和受體親本，通過回交和分子標記輔助選擇，育成了只滲入供體5號染色體短臂含抗性QTL qBlsr5a的區(qū)段的近等基因系H359-BLSR5a。進一步將該近等基因系與H3

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

5、兩品種中共檢測到956個差異表達基因，其中12個基因在兩品種中一致上調，54個基因在兩品種中一致下調，20個基因在兩品種中表達變化方向相反。對差異表達基因的基因本性(GO)、代謝路徑和啟動子進行了分析。比較所有差異基因與已報道的13個抗性QTL的位置關系，發(fā)現有30個差異表達基因的位置與這些抗性QTL吻合，但在qBlsr5a的定位區(qū)間(290 kb)內只檢測到一個差異表達基因(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)數據庫中查詢，發(fā)現qBlsr5a的精細定位區(qū)間(290 kb)內共有51個預測基因，其中33個(64.7％)有功能注釋。根據這些功能注釋，本文選擇了19個預測基因(包括那個基因芯片檢測到的差異

7、表達基因)進行表達分析，其中3個預測編碼多聚半乳糖醛酸酶抑制蛋白前體(PGIP)；1個編碼錨蛋白1(ankyrin-1)；1個編碼轉錄因子ILAγ亞基(TFIIAγ)；1個編碼與K蛋白1互作的鋅指蛋白(ZIK1)；還有2個含鋅指結構。以H359和H359-BLSR5a為材料，在病原菌接種后的不同時期對這19個基因進行半定量RT-PCR分析。 結果表明，有4個預測基因在兩品系中都沒有表達，7個預測基因在兩品系中在病菌侵染前后表達都

8、沒有變化，其余8個預測基因對病原菌侵染有反應。其中6個基因的表達趨勢在兩品種中基本一致(5個表達上調，1個表達下調)。1個基因(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時表達量開始增強，到24h時表達量達最到高。最令人感興趣的是預測基因LOC Os0501444，它在H359中沒有表達，而在H359-BLSR5a中被誘導表達，且在接種6h時表達量達到最高。該基因編碼區(qū)長