植物学报 ›› 2018, Vol. 53 ›› Issue (4): 468-476.doi: 10.11983/CBB17250

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水稻条斑病抗性QTL的挖掘及相关基因的表达

马路, 方媛, 肖飒清, 周纯, 金哲伦, 叶雯澜, 饶玉春*()   

  1. 浙江师范大学化学与生命科学学院, 金华 321004
  • 收稿日期:2017-12-18 接受日期:2018-02-22 出版日期:2018-07-01 发布日期:2018-09-11
  • 通讯作者: 饶玉春 E-mail:ryc@zjnu.cn
  • 作者简介:† 共同第一作者。
  • 基金资助:
    国家转基因重大科技专项(No.2016ZX08009003003-008)、浙江省自然科学基金(No.LY16C130001)、浙江省育才工程(No.2017YCGC008)和浙江省大学生科技创新活动计划(新苗计划)

QTL Exploration of Bacterial Leaf Streak and Their Gene Expression in Rice

Ma Lu, Fang Yuan, Xiao Saqing, Zhou Chun, Jin Zhelun, Ye Wenlan, Rao Yuchun*()   

  1. College of Chemistry and Life Sciences, Zhejiang Normal University, Jinhua 321004, China
  • Received:2017-12-18 Accepted:2018-02-22 Online:2018-07-01 Published:2018-09-11
  • Contact: Rao Yuchun E-mail:ryc@zjnu.cn
  • About author:† These authors contributed equally to this paper

摘要:

条斑病是水稻(Oryza sativa)中的常见病害, 已经对我国粮食的高产稳产造成严重威胁。以典型籼稻台中本地1号与粳稻春江06的杂交F1代花药培养双单倍体群体(DH)为材料, 用Xoc BLS256进行人工接菌, 对双亲及群体各株系的病斑长度进行测量和量化分析; 同时利用该群体业已构建的加密遗传图谱对病斑表型数据进行QTL作图分析。结果在水稻第2、4、5和8号染色体上共检测到4个效应值能区分开的QTL。对2号与5号染色体上2个较大的QTL区间内抗条斑病相关基因进行了表达分析, 结果表明这些基因在处理前后出现了不同程度的表达差异, 暗示这些基因可能是响应春江06与台中本地1号条斑病抗性差异的目标基因。研究结果为进一步克隆水稻条斑病抗性QTL奠定了重要基础。

关键词: 条斑病, QTL分析, 抗性, 水稻

Abstract:

Bacterial leaf streak (BLS) is a common disease in rice and a serious threat to the high and stable production of China’s grain. We used a pair of typical indica TN1 and japonica CJ06 double haploid (DH) rice and inoculated them with Xoc BLS256, then measured and quantified the length of diseased plaques of parents and next generations. We used the molecular linkage map of this population for quantitative trait loci (QTL) mapping analysis. We found 4 QTLs that were able to distinguish the effect values located on chromosomes 2, 4, 5 and 8. We analyzed the expression of genes resistant to BLS in two large QTL intervals on chromosomes 2 and 5 and found that these genes had different degrees of expression before and after treatment. These genes might be the target genes responding to the difference in resistance to BLS of TN1 and CJ06. The results of this study lay a solid foundation for further cloning QTL for resistance to rice BLS.

Key words: bacterial leaf streak, QTL analysis, resistance, rice

表1

实时荧光定量PCR的引物序列"

Marker Forward primer (5′-3′) Reverse primer (5′-3′)
OsActin1 TGGCATCTCTCAGCACATTCC TGCACAATGGATGGGTCAGA
LOC_Os02g10580 GGAGAGAGGCATCGTCAGTC GCCGGAGGAGTAACCAAACA
LOC_Os02g11760 GACGGTCTTCCTGCGTACAA CGAGCTCCGCAAATCCATTG
LOC_Os02g16250 GTACGGACAGAAGCCCATCAA CACCCCTTCGAGCTACTGC
LOC_Os02g16540 GTACGGACAGAAGCCCATCAA CACCCCTTCGAGCTACTGC
LOC_Os02g17190 CTGGAGCAACATCTGGCGAA TATGGGCAACCTGAAGGAGG
LOC_Os02g18000 CGGGACATTGGAACCCTTCA CAATGCGTCGTGTGATGGTC
LOC_Os02g18510 CCCTATGCTTCGACGGGTTT GAGACCCACCAGTTTGTCGT
LOC_Os05g44400 TGTGCGAGCCGTATGAACAA AAGGTCTCCTCGCCCATGTA

图1

水稻双亲对条斑病的抗性差异"

图2

水稻二倍体(DH)群体对条斑病的抗性分布"

表2

水稻二倍体(DH)群体中抗条斑病的QTL区间统计"

Chromosome No. QTL position (cM) Marker interval LOD score Variation explained (%) Additive effect Dominant
2 41.5 RM145-RM521 3.1272 19.2549 -0.1729 2.6315
4 80 RM252-RM241 2.3362 10.1937 -0.3362 1.3523
5 106.6 RM6972-RM3321 2.4984 18.0963 0.18 -1.5646
8 11.5 RM6925-RM1235 2.5792 14.6327 -0.4059 -2.0904

图3

水稻二倍体(DH)群体中抗条斑病的QTLs定位"

表3

检测到的QTL区间内的候选基因"

Gene ID Putative function Gene ID Putative function
LOC_Os02g10370 hrpN-interacting protein from Malus LOC_Os02g17150 OsSub18-putative subtilisin homologue
LOC_Os02g11760 Pleiotropic drug resistance protein LOC_Os02g17190 MYB family transcription factor
LOC_Os02g13890 FYVE zinc finger domain containing protein LOC_Os02g17990 Leucine rich repeat family protein
LOC_Os02g15160 OsFBX40-F-box domain containing protein LOC_Os02g18000 Disease resistance protein RGA2
LOC_Os02g15280 VQ domain containing protein LOC_Os02g18140 NBS type disease resistance protein
LOC_Os02g15594 Protein phosphatase 2C LOC_Os02g18410 Salt stress root protein RS1
LOC_Os02g15870 Molybdenu cofactor biosynthesis protein 1 LOC_Os02g18510 Stripe rust resistance protein Yr10
LOC_Os02g16070 Lr1 disease resistance protein LOC_Os05g43820 Ras-related protein
LOC_Os02g16540 WRKY transcription factor LOC_Os05g44550 Zinc finger family protein
LOC_Os02g16680 BZIP transcription factor LOC_Os05g44770 Receptor-like protein kinase 5 precursor

图4

抗条斑病相关基因的表达TN1-C和CJ06-C代表接种过细菌性条斑病病菌。不同小写字母表示差异显著(P<0.05)。"

表4

候选区域内已报道的抗性QTL"

Traits Chr. No. Materials Marker interval LOD score Reference
Blast resistance 2 Double haploid population of ZYQ8/ JX17 CT87-G1234 5.11 Xu et al., 2004
(in Chinese)
Grain density 2 F3 population derived from the cross
of TY319 and 8B
RM12729-RM324 3.33 Han et al., 2017
(in Chinese)
Spike grain number 2 F3 population derived from the cross
of TY319 and 8B
RM12729-RM324 4.74 Han et al., 2017
(in Chinese)
Bacterial blight resistance 4 Lemont/Teqing cross introgression lines (ILs) RM119-RM252 3.56 Zhou et al., 2012
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