CN104774945A - 一种携带抗稻瘟病基因Pi65(t)水稻新品种的分子育种方法 - Google Patents
一种携带抗稻瘟病基因Pi65(t)水稻新品种的分子育种方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于分子生物学领域,具体涉及一种抗稻瘟病水稻新品种的分子标记辅助选育方法及其专用引物。所述分子标记是一种水稻抗稻瘟病基因Pi65(t)的共显性分子标记Indel-1,它是用引物对SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2从水稻总DNA中扩增出的核苷酸序列,可以应用于水稻稻瘟病抗性育种中Pi65(t)的分子标记辅助选择,以提高抗病品种选育的效率,减少田间鉴定的工作量。
Description
技术领域
本发明属于分子生物学领域,具体涉及一种抗稻瘟病水稻新品种的分子标记辅助选育方法及其专用引物。
背景技术
稻瘟病(Pyricularia grisea cav.)是由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae;无性态:Pyricularia)引起的水稻病害,其分布范围十分广泛。据统计,全世界有80余个国家均有发生,一般流行年份可造成10%-20%的减产,严重发生时损失可达40%-50%甚至绝收。20世纪90年代以来,我国稻瘟病的年发生面积均在380万hm2以上,每年损失稻谷达数亿千克。研究表明,选育抗病水稻品种是防控稻瘟病的根本途径,而利用抗病基因的分子标记辅助选择抗病个体则是广为育种家采用的高效技术手段。但由于稻瘟病为小种特异性病害,病原菌和水稻互作遵循“基因对基因”模式,如果品种所携带的抗病基因对稻瘟病菌的抗谱狭窄,且品种单一化、集中化种植现象普遍,这样一旦稻瘟菌流行小种发生变化,品种对稻瘟病的抗性便迅速下降。因此,利用广谱抗性基因选育高抗水稻品种尤为必要。
港育129为2009年由辽宁省东港市农业技术推广中心育成的水稻品种,对稻瘟病多年多点表现高抗性(http://www.ricedata.cn/variety/varis/603059.htm),本发明在研究过程中将其与辽星1号杂交,利用F1代花药培养构建了DH群体,利用SLAF-seq技术,从港育129中定位到一个广谱抗病新基因Pi65(t),并筛选到一个与该基因紧密连锁的分子标记Indel-1(研究结果未发表)。
发明内容
为了选育抗稻瘟病水稻品种,有针对性的、特异性的选择含Pi65(t)基因的后代材料,本发明提供一种用于检测水稻抗稻瘟病基因Pi65(t)的分子标记Indel-1及其在抗稻瘟病分子育种中的应用方法,Indel-1与Pi65(t)共分离,可以用于Pi65(t)基因的辅助选择,以提高分子标记辅助选择及抗稻瘟病品种选育的效率。
本发明提供如下解决方案:
一种用于检测水稻抗稻瘟病基因Pi65(t)是否存在的分子标记的引物对,如SEQ ID NO:1和SEQ IDNO:2所示。
一种检测水稻亲本(作为亲本,基因是纯合的)中是否存在抗稻瘟病基因Pi65(t)的方法,以SEQ IDNO:1和SEQ ID NO:2所示序列为引物,扩增待检测基因组DNA,6%非变性聚丙烯酰胺电泳分离,只获得片段长度为139bp扩增子的即为含有抗稻瘟病基因Pi65(t)。更进一步的,扩增子包含长度分别为139bp及120bp两条片段的水稻亲本即为不含有水稻抗稻瘟病基因Pi65(t)而含有其感病等位基因。
一种检测水稻杂交后代中是否存在抗稻瘟病基因Pi65(t)的方法,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示序列为引物,扩增待检测基因组DNA,6%非变性聚丙烯酰胺电泳分离,只获得片段长度为139bp扩增子的即为含有纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)。更进一步的,扩增子包含长度分别为139bp及120bp两条片段的水稻杂交后代即为不含有纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)而含有其感病等位基因或杂合抗稻瘟病基因Pi65(t)。
一种携带抗稻瘟病基因Pi65(t)水稻新品种的分子育种方法,以港育129为父本,与其他水稻品种杂交,F1代与该品种回交,获BC1F1(回交一代),取BC1F1单核靠边期花药进行小孢子培养,获得再生植株,提取各植株基因组DNA,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2为引物进行PCR扩增,6%非变性聚丙烯酰胺电泳分离,只获得片段长度为139bp扩增子的对应个体即为含有纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)的品系。
上述引物对优选对水稻苗期所提取的DNA进行标记鉴定,检测是否携带抗稻瘟病基因Pi65(t),由于上述引物对是基于基因组序列的插入缺失多态性设计的,因此检测方便,准确率高,该分子标记可以作为水稻稻瘟病抗病育种中Pi65(t)基因分子标记辅助选择的应用。
附图说明
图1是分子标记Indel-1在抗稻瘟病基因Pi65(t)供体品种港育129和8个感病水稻品种中扩增产物的凝胶电泳图。
其中,M:600bp分子量标记(TIANGEN MD101),200ng;片段长度分别为:100bp,200bp,300bp,400bp,500bp,600bp。
1:港育129;2:辽星1号;3:辽盐241;4:秋光;5:盐丰47;6:辽盐2;7:铁粳4号;8:辽粳371;9:辽粳101。
其中抗病基因供体品种港育129扩增产物片段大小为139bp,而感病等位基因扩增产物片段长度为120bp和139bp。
图2是分子标记Indel-1在港育129/辽星1号F2群体中基因型分离的聚丙烯酰胺凝胶电泳图及表型鉴定结果。
其中,M:600bp分子量标记(TIANGEN MD101),200ng;片段长度分别为:100bp,200bp,300bp,400bp,500bp,600bp。
图3是分子标记Indel-1在以港育129/辽星1号//辽星1号DH(双单倍体)群体中的基因型分离的聚丙烯酰胺凝胶电泳图及表型鉴定结果。
其中,M:600bp分子量标记(TIANGEN MD101),200ng;片段长度分别为:100bp,200bp,300bp,400bp,500bp,600bp。
具体实施方式
实施例1:DNA提取、PCR扩增和电泳分析
一、DNA提取(CTAB法):
称取0.1~0.2g水稻叶片并剪成1cm长,在液氮中研磨,待液氮蒸发完后(注意:勿使样品融化),迅速转入含65℃预热过的提取液(1M Tris pH 8.0,100mM;5M NaCl,1.0M;0.5M EDTA,20mM;10%CTAB,2.0%)400μL的离心管中。轻轻摇匀。
60~65℃水浴30~60分钟,每10分钟轻轻摇动均匀。
加等体积的氯仿/异戊醇(24∶1),温和摇动,使成乳状液。
室温下(温度不低于15℃),12000r/min离心5min,取上清液。
用大孔Tip头小心抽取上清液200μL加入预冷的2倍体积的无水乙醇(或等体积的异戊醇),-20℃的条件下放置20分钟以上,5000r/min离心5分钟,收集沉淀。
70%乙醇洗涤沉淀1~2次。
打开管盖,放洁净场所晾干,乳白色的DNA沉淀透明即可。
100μLTE(Tris-Hcl 10mM,PH8.0;EDTA 1mM,PH8.0)溶解沉淀,并稀释至100μg/mL,-20℃保存备用。
二、PCR扩增:
PCR扩增反应在PCR扩增仪上进行。
1.反应体系如下:
2×Taq PCR Master Mix(艾德莱PC0902)10μL,10μM的引物各0.5μL,100μg/mL的模板DNA 1μL,ddH2O 8μL。
3.PCR反应程序为:94℃预变性5min,94℃变性30s,56℃退火30s,72℃延伸70s,35个循环,72℃延伸10min,4℃保存。
三、PCR产物检测
取4μL PCR产物,在1%琼脂糖凝胶中电泳,经goldview染色,应用凝胶成像系统记录试验结果。
实施例2:供体品种中抗病基因与感病品种中等位基因间的多态性分析
以抗稻瘟病基因Pi65(t)供体品种港育129和8个感病水稻品种(辽星1号;辽盐241;秋光;盐丰47;辽盐2;铁粳4号;辽粳371;辽粳101)为试材,种植于温室。将辽宁地区流行的稻瘟病菌ZA1、ZA9、ZB1和ZF1分别移植于燕麦片番茄汁琼脂培养基上,25~27℃条件下培养5~7d,待菌丝长满,用灭菌的棉签擦掉气生菌丝后保湿培养,稻瘟病菌会大量产孢。待7个品种稻苗长至5叶1心时,将上述扩繁培养的各菌株分生孢子分别用120ml无菌水清洗,用双层纱布过滤装入三角瓶中,配制孢子悬液(浓度为120倍显微镜视野下有20个左右孢子),分别隔离喷雾接种。接种后24h,用塑料膜覆于塑料盘上方的铁架上保湿,在塑料膜上覆盖遮阳网防止阳光直射。于接种后10d调查,致病反应型和小种确定按全国稻瘟病菌生理小种联合试验组(1980)统一标准进行评定。
调查记载标准:
0级 无病…………………………………………………………………………………………高抗(HR)
1级 仅有针尖大小的褐点……………………………………………………………………………抗(R)
2级 稍大的褐点………………………………………………………………………………………抗(R)
3级 圆形稍大的灰色小病斑,边缘褐色,病斑直径1~2mm……………………………………中抗(MR)
4级 典型纺锤形病斑,长1~2cm,通常局限于两条主脉之间。为害面积2%以下……………………………………………………………………………………………………中感(MS)
5级 典型病斑,为害面积3%~10%………………………………………………………………中感(MS)
6级 典型病斑,为害面积11%~25%…………………………………………………………………感(S)
7级 典型病斑,为害面积26%~50%…………………………………………………………………感(S)
8级 典型病斑,为害面积51%~75%……………………………………………………………高感(HS)
9级 全部叶片枯死………………………………………………………………………………高感(HS)
接种鉴定结果表明,抗稻瘟病基因Pi65(t)供体品种港育129对辽宁地区流行的4个稻瘟病菌生理小种表现为抗病(R),而辽星1号、辽盐241、秋光、盐丰47、辽盐2、铁粳4号、辽粳371和辽粳101对ZA1、ZA9、ZB1和ZF1均表现为感病(S)。
在苗期按实施例1所述方法提取DNA,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2为引物进行PCR扩增,扩增结果如图1所示:Pi65(t)供体品种港育129的扩增子为1条片段,长度约为140bp(139bp),而另外8个感病品种扩增子经聚丙烯酰胺电泳分离为2条片段,长度分别约为120bp及140bp。
以上结果表明,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2为引物进行PCR扩增的片段可以作为检测水稻品种中抗稻瘟病基因Pi65(t)是否存在的标记。含有1条长约140bp片段的品种可确定为携带抗稻瘟病基因Pi65(t),而含有2条片段,长度分别约为120bp及140bp的品种不携带该抗病基因。
结论:用分子标记InDel-1可以可靠地的检测水稻育种亲本中抗稻瘟病基因Pi65(t)的存在。
实施例3:利用分子标记InDel-1从杂交后代中筛选携带纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)的个体。
以抗稻瘟病基因Pi65(t)供体品种港育129为父本,以感病品种辽星1号为母本,F1代自交获F2代,F2群体正常栽植于温室,于5叶1心期按实施例2所述方法对群体中每个个体进行接种鉴定,表型鉴定结果如图2所示。于6叶期按实施例1所述方法提取F2代群体各单株DNA,以SEQ ID NO:1和SEQ IDNO:2为引物进行PCR扩增,扩增结果如图2所示。接种鉴定及基因扩增的结果表明,F2群体中凡扩增子为1条长度约140bp片段的个体对稻瘟病均表现抗病。
结论:InDel-1可以高效地用于杂交后代中携带抗稻瘟病基因Pi65(t)纯合个体的筛选。
实施例4:利用分子标记InDel-1辅助选育抗稻瘟病水稻新品种。
以抗稻瘟病基因Pi65(t)供体品种港育129为父本,以感病品种辽星1号为母本,F1代与辽星1号回交获BC1F1,取BC1F1单核靠边期花药进行小孢子培养,获得再生植株(DH群体),DH群体正常栽植于温室,于5叶1心期按实施例2所述方法对群体中每个个体进行接种鉴定,表型鉴定结果如图3所示。于6叶期按实施例1所述方法提取各植株DNA,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2为引物进行PCR扩增,扩增结果如图3所示。接种鉴定及基因扩增的结果表明,DH群体中凡扩增子为1条长度约140bp片段的个体对稻瘟病均表现抗病,而凡扩增子长度分别约为120bp及140bp两条片段的个体对稻瘟病均表现感病。从DH群体中选择扩增子为1条长度约140bp片段的个体DH170,于辽宁省东港市抗病鉴定圃进行抗稻瘟病鉴定,2012-2013年该品系均对稻瘟病表现高抗,2014年将该品系重新命名为“创新1号”,参加了辽宁省水稻区域试验(晚熟组预备试验),结果表明该品种在丹东、庄河和普兰店对稻瘟病均表现高抗,且平均亩产683.5公斤,比对照增产8.3%,在32个参试品种中排名第1位。
结论:Pi65(t)可有效提高水稻品种对稻瘟病的抗性,分子标记InDel-1与该基因紧密连锁,可以高效地用于携带抗稻瘟病基因Pi65(t)水稻品种的选育。
Claims (6)
1.一种用于检测水稻抗稻瘟病基因Pi65(t)是否存在的分子标记的引物对,如SEQ ID NO:1和SEQID NO:2所示。
2.一种检测水稻亲本中是否存在抗稻瘟病基因Pi65(t)的方法,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示序列为引物,扩增待检测基因组DNA,6%非变性聚丙烯酰胺电泳分离,只获得片段长度为139bp扩增子的即为含有抗稻瘟病基因Pi65(t)。
3.如权利要求2所述的方法,其特征在于,扩增子包含长度分别为139bp及120bp两条片段的水稻亲本即为不含有水稻抗稻瘟病基因Pi65(t)而含有其感病等位基因。
4.一种检测水稻杂交后代DNA中是否存在纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)的方法,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2所示序列为引物,扩增待检测基因组DNA,6%非变性聚丙烯酰胺电泳分离,只获得片段长度为139bp扩增子的即为含有纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于,扩增子包含长度分别为139bp及120bp两条片段的水稻杂交后代即为不含有纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)而含有其感病等位基因或杂合抗稻瘟病基因Pi65(t)。
6.一种携带抗稻瘟病基因Pi65(t)水稻新品种的分子育种方法,以港育129为父本,与其他水稻品种杂交,F1代与该品种回交,获BC1F1,取BC1F1单核靠边期花药进行小孢子培养,获得再生植株,提取各植株DNA,以SEQ ID NO:1和SEQ ID NO:2为引物进行PCR扩增,6%非变性聚丙烯酰胺电泳分离,只获得片段长度为139bp扩增子的对应个体即为含有纯合抗稻瘟病基因Pi65(t)的品系。
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PB01 | Publication | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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