水稻與稻瘟菌互作多基因遺傳基礎(chǔ)的研究.pdf

1、揭示植物與病原菌互作的遺傳基礎(chǔ)是認(rèn)識(shí)植物抗病和病原物致病機(jī)理，培育持久、廣譜抗病作物品種的理論基礎(chǔ)。植物與病原物的互作是一個(gè)復(fù)雜的生理生化過程，同時(shí)受植物和病原菌許多基因的控制。因此，必須同時(shí)對(duì)植物和病原菌的基因組進(jìn)行分析，才能完整地理解其內(nèi)部機(jī)理。本研究以稻瘟病為模式，應(yīng)用最新發(fā)展出的將植物和病原菌作為一個(gè)整體的植物與病原菌互作QTL分析方法，并將QTL分析與現(xiàn)有的基因表達(dá)數(shù)據(jù)相結(jié)合，同時(shí)在水稻和稻瘟菌全基因組中尋找控制水稻和稻瘟菌互

2、作的QTL或基因，初步揭示控制水稻和稻瘟菌互作的跨越水稻和稻瘟菌兩個(gè)物種基因組的多基因體系。主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)果如下： 1、以稻瘟菌菌株Guy11和2539為親本進(jìn)行雜交，通過隨機(jī)挑取單個(gè)子囊孢子，建立了一個(gè)包含229個(gè)后代菌株的群體。將該群體接種于水稻品種CO39，證實(shí)2539對(duì)CO39的無毒性是由無毒基因AVRJ1-CO39控制的。將該群體接種于另外14個(gè)對(duì)Guy11感病而對(duì)2539抗病的水稻品種上，發(fā)現(xiàn)有8個(gè)品種的抗病表現(xiàn)與

3、CO39一致，推測(cè)2539對(duì)這些品種的無毒性也是由AVR1-CO39控制的；而另外6個(gè)品種的抗病表現(xiàn)也與CO39相似，推測(cè)其各自對(duì)應(yīng)的無毒性與AVR1-CO39緊密連鎖，分布在AVR1-CO39兩側(cè)約30kb的范圍內(nèi)。 2、利用已公布的稻瘟菌全基因組序列，開發(fā)了446對(duì)SSR引物。426對(duì)引物能擴(kuò)增出條帶，其中314對(duì)在9個(gè)從水稻上分離到的稻瘟病菌株(包括實(shí)驗(yàn)菌株2539)中檢測(cè)到多態(tài)，多態(tài)率達(dá)73.9％。每個(gè)SSR座位上檢測(cè)到

4、的等位基因數(shù)在2～9之間，平均為3.3。每對(duì)標(biāo)記的多態(tài)信息含量(PIC)變化在0.20～0.89之間，平均為0.53。 3、利用Guy11和2539雜交獲得的遺傳群體，構(gòu)建了一張含有176個(gè)SSR標(biāo)記的稻瘟菌遺傳圖譜。該圖譜總長(zhǎng)1247cM，相鄰標(biāo)記間平均距離為7.1cM，覆蓋整個(gè)基因組的93％(約35.0Mb)。發(fā)現(xiàn)有26個(gè)(14.4％的)標(biāo)記在1％顯著水平上表現(xiàn)為偏分離，其中16個(gè)標(biāo)記偏向親本Guy11，10個(gè)標(biāo)記偏向親本2

5、539。 4、通過對(duì)稻瘟菌遺傳圖譜和物理圖譜的比較，發(fā)現(xiàn)有5個(gè)標(biāo)記在兩種圖譜中的位置不相吻合。有11個(gè)未知物理位置的標(biāo)記被定位到遺傳圖譜上。稻瘟菌基因組中1cM的遺傳距離平均相當(dāng)于28kb。發(fā)現(xiàn)了一些重組冷點(diǎn)和重組熱點(diǎn)。 5、為方便讀者利用我們開發(fā)的稻瘟菌SSR標(biāo)記，建立了一個(gè)命名為MGM的在線數(shù)據(jù)庫(kù)(http://ibi.zju.edu.cn/pgl/MGM/index.html)。該數(shù)據(jù)庫(kù)提供了各個(gè)SSR標(biāo)記的詳細(xì)信

6、息，包括SSR標(biāo)記的物理位置、引物序列、重復(fù)基序、重復(fù)數(shù)、預(yù)期的PCR產(chǎn)物長(zhǎng)度、退火溫度以及在9個(gè)稻瘟病菌中檢測(cè)到的等位基因數(shù)和PIC值。 6、用121個(gè)不含AVR1-CO39的Guy11×2539的后代菌株對(duì)秈稻品種Acc8558和H359雜交產(chǎn)生的131個(gè)重組自交(RI)系進(jìn)行隨機(jī)接種，以相對(duì)病斑面積(RLA)和病級(jí)(DG)為指標(biāo)，同時(shí)在水稻和稻瘟菌基因組中對(duì)控制水稻與稻瘟菌互作的QTL進(jìn)行定位分析。在水稻和稻瘟菌中分別檢測(cè)