中国农业科学 | 四川农业大学王文明课题组探析水稻Pi9位点6个稻瘟病抗性基因特异分子标记的开发及应用
稻瘟病是威胁水稻安全生产的重要病害之一，通过抗性育种导入或聚合抗性基因是提高水稻抗性最经济有效的途径。在已知的抗性基因中，Pi9 位点串联的同源基因最多，从中克隆的10余个广谱抗性基因中Pi9 、Pi2 和PigmR 等基因在全国各稻作区均具有良好的稻瘟病抗性，并得到了广泛应用。为了在育种中更加高效而精准地利用Pi9 位点的稻瘟病抗性基因，需要有特异的分子标记从众多同源基因中精准地鉴别各个抗性基因，从而明确水稻亲本中Pi9 位点的抗性基因组成。进一步利用这些分子标记进行辅助选育，促进Pi9 位点抗性基因在抗病育种中的应用，提高水稻对稻瘟病的抗性，为水稻的安全生产提供保障。近期， 四川农业大学西南作物基因资源发掘与利用国家重点实验室王文明 课题组 完成的题为“ 水稻Pi9 位点6个稻瘟病抗性基因特异分子标记的开发及应用 ”的研究论文在 《中国农业科学》 2023年第56卷21期正式发表。 王文明课题组对比 Pi9 位点已克隆抗性基因的序列，从中发掘各基因特异的核苷酸位点；然后将各目标基因分别与数据库（ Rice Resource Center ）中的 155 个水稻基因组进行比对分析，进一步从中筛选出特异最强的核苷酸位点，用于 Pi2 、 Piz-t 、 Pi9 、 Pi9-type5 、 PigmR 和 Pid4 6 个抗性基因特异分子标记的开发；以 24 个抗稻瘟病单基因系、阳性对照和 110 个四川盆地水稻亲本为鉴定对象，通过优化 PCR 扩增条件、测序或基因组数据分析检验分子标记鉴定结果的准确性。由于该位点基因的同源性较高、基因间常常拥有一些相同的特异位点，导致许多抗性基因很难用一对分子标记进行精准鉴定，因此采用多对分子标记共同鉴定的方式；另外许多特异位点为单碱基差异，因此需要对差异位点旁的碱基进行特异突变，使引物的 3′ 端具有两个碱基的错配，以提高 PCR 扩增的特异性。
该研究最终为 6 个 Pi9 位点的抗性基因开发了有效的分子标记，发现32.09%的参试水稻材料含有 Pi9 位点抗性基因。 Pi9 、 Pid4 、 PigmR 、 Piz-t 、 Pi2 和 Pi9-type5 分别存在于1、7、8、14、23和33个水稻材料中，其中 Pi9 仅存在于单基因系中。这些抗性基因通常两个或多个组合在一起，同时存在于一个水稻材料中。其中 Pi9-type5 往往与 Pi2 或 Piz-t 成对出现，仅在成恢993、HR2168和绵恢365 3个亲本中单独存在。雨恢38含有的 Pi9 位点抗性基因最多，分别有 Pi2 、 Pi9-type5 、 PigmR 和 Pid4 。川谷B、川农4B、内香6B和双1B中均同时含有 Piz-t 、 PigmR 和 Pid4 3个抗性基因。千乡654B中含有 Piz-t 和 Pid4 两个抗性基因。
水稻亲本基因组中 Pi9 位点稻瘟病抗性基因的组成
本研究 成功地为Pi9 位点的6个同源稻瘟病抗性基因 Pi9、Pi2、Piz-t、Pi9-type5、PigmR 和 Pid4 开发了特 异的分子标记，明确了四川盆地110个水稻亲本Pi9 位点的抗性基因组成。参试水稻亲本中不存在 Pi9 ， 而 Pi2、Piz-t、Pi9-type5、PigmR 和 Pid4 5个基因通常 以两个或多个基因组合的方式存在于 36.36%的水稻 亲本中。 该研究获得 国家自然科学基金（U19A2033，31901839）、四川省青年科技创新研究团队（2022JDTD0023） 的资助 。 杨好, 黄衍焱, 易春霖, 石军, 谭楮湉, 任文芮, 王文明. 水稻Pi9 位点6个稻瘟病抗性基因特异分子标记的开发及应用[J]. 中国农业科学, 2023, 56(21): 4219-4233. YANG Hao, HUANG YanYan, YI ChunLin, SHI Jun, TAN ChuTian, REN WenRui, WANG WenMing. Development and Application of Specific Molecular Markers for Six Homologous Rice Blast Resistance Genes in Pi9 Locus of Rice[J]. Scientia Agricultura Sinica, 2023, 56(21): 4219-4233.
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[转载]《中国农业科学》JIA两刊入选《科技期刊世界影响力指数（WJCI）报告》，位于农业科学综合Q1区
