稻瘟病抗性基因Pi2、Pita的特异KASP标记开发与应用

【目的】水稻稻瘟病抗性基因Pi2和Pita是对华南稻区稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,对水稻的稻瘟病抗性育种具有重要应用价值,开发一套高效的鉴定方法有利于提高水稻抗病品种培育效率。【方法】根据高抗稻瘟病品种‘黄广油占’与高感稻瘟病品种‘广陆矮4号’在Pi2基因的第787位、第788位密码子上的变异GCA GGA/GTG TTA,以及高抗稻瘟病国际稻种质资源Tetep与高感稻瘟病地方种质资源丽江新团黑谷在Pita基因第6 640位碱基上的变异G/T,基于竞争性等位基因PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记技术原理,开发抗稻瘟病基因的分子标记。【结果】开发了两个抗稻瘟病基因Pi2和Pita的功能位点KASP标记(W-Pi2、W-Pita),利用标记对广东省农业科学院水稻研究所培育的常规稻、香稻、杂交稻新品种进行检测,筛选出抗性品种19个,其中单个基因检测为抗病等位基因型的水稻品种有13个,两个基因均为抗病等位基因型的品种有6个,比较两个标记结果,Pi2抗性等位基因在育成品种中的频率高于Pita抗性等位基因频率。综合所有结果,表明2个标记可在早期(种子或苗期)检测育种材料抗稻瘟病基因Pi2和Pita的等位基因型,无需将育种材料种植到病圃鉴定即可筛选出抗病单株。【结论】利用开发的KASP功能分子标记W-Pi2、W-Pita能够较好区分不同抗性的水稻亲本品种,可清楚区分水稻育种材料间不同的等位基因型,对育种材料进行准确筛选。

黑龙江省和海南省稻瘟病菌中AVR-Pita家族的分布及变异分析

【目的】通过检测黑龙江省和海南省不同稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)菌株群体中AVR-Pita家族的分布情况和变异特征,了解其变异类型的致病表型,为区域内抗病种质的筛选与选育提供参考。【方法】通过参考NCBI中公布的AVR-Pita家族序列分别对启动子区和CDS区设计特异性引物共6对,对2020年采自黑龙江省和海南省不同地区的397个稻瘟病菌单孢菌株提取DNA,进行PCR扩增。通过电泳检测结果,分别选取囊括不同地区的代表菌株对扩增片段进行测序。测序结果与NCBI中相应的碱基与氨基酸序列进行比较分析,并利用水稻抗性单基因系,对不同变异类型的稻瘟病菌菌株进行无毒功能验证。【结果】在PCR电泳检测结果中,黑龙江省稻瘟病菌菌株携带所有待测基因,分布广泛且检出频率较高;而海南省稻瘟病菌菌株中仅携带AVR-Pita1和AVR-Pita2,并以低频率集中存在。无毒基因组成分析结果显示,黑龙江稻区的稻瘟病菌菌株复杂多样,携带的基因型种类较海南菌株丰富。PCR产物测序检测结果显示,AVR-Pita家族以点突变、插入和缺失为主要变异类型划分为19种,且不同稻瘟病菌群体来源的菌株,其变异类型具有特异性。AVR-Pita1检测出10种变异类型,其中AVR-Pita1-(1-5)为黑龙江省稻瘟病菌菌株独有的变异类型,AVR-Pita1-(6-10)为海南省稻瘟病菌菌株独有。对这10种变异类型经功能验证后发现,无毒功能均已丧失。AVR-Pita2检测出8种变异类型,其中AVR-Pita2-(1-4)为黑龙江省稻瘟病菌菌株独有,AVR-Pita2-(5-8)为海南省稻瘟病菌菌株独有。经功能验证后发现,无毒功能均已丧失。AVR-Pita3在黑龙江省仅检测出1种变异类型AVR-Pita3-1。【结论】黑龙江和海南稻瘟病菌群体中AVR-Pita家族均为突变后的等位基因型存在,经致病性鉴定后,检测出的所有突变类型均不能被相对应抗性基因Pi-ta和Pi-ta2所识别,表现为感病。因此,抗性基因Pi-ta和Pi-ta2在黑龙江省和海南省对稻瘟病的抗病育种与利用过程中可聚合其他抗性基因应用来保证品种抗病性。同时,不同地理来源的稻瘟病菌菌株群体中AVR-Pita家族的分布和变异类型具有特异性。

Evaluation of the Productivity of Intercropping Plantain Cultivar (PITA 3) Fertilized with Two Types of Manure, under Coconut Tree Based (Cocos nucifera L.), on the Tertiary Sands of Côte d’Ivoire

Pressure on land tenure is having a negative impact on the coconut sector, reducing farmers’ incomes. Intercropping cultivars plantain under coconut based has been considered as a solution to this problem. The aim of this work is to diversify the sources of income for coconut growers. The plantain variety PITA 3, popularised by the CNRA, was grown in coconut inter-rows (PB113+), with two types of manure (chemical, organic). Six (06) treatments D1, D2, D3, D4, D5 and D6 were studied. In the tenth month after planting, treatment D3, which included banana plants fertilised with 9 kg of manure/plant, got the best agromorphological performance: height (264.08 cm), neck circumference (57.68 cm) and 12 leaves. In terms of production parameters, D3 banana plants had a shorter production cycle (347 days) and the highest diet mass (9.3 kg). However, the plants that received no fertiliser (D6) showed stunted growth and were unable to produce brunch. The fertilization of plantain with 10 t/ha of laying hen droppings permitted good development and production of plantains on tertiary sands.

云南地方水稻品种抗稻瘟病基因Pita功能区段序列变异分析

稻瘟病抗性基因序列变异的分析与认识是挖掘水稻抗稻瘟病基因资源的基础.对来源于云南省56个县（市）的218份地方稻品种稻瘟病抗性基因Pita 第二编码区功能位点区段的609个碱基进行了测序分析.结果表明,所有供试品种在此序列上有18个变异位点,存在46种DNA单倍型和28种蛋白类型,其中DNA 单倍型Pita-H1、Pita-H2、Pita-H6频率较高,三者比例分别为17.89%、29.82%、20.18%,合计67.89%,是云南的优势单倍型,而其他单倍型频率较低,频率0.46%-3.67%.携带Pita 抗性基因（编码区第2752位功能位点碱基为G）的品种共61个,占供试材料的27.98%,其中39个品种（占63.93%）与越南抗性品种Tetep序列一致.Pita 抗性基因在水稻各亚种和生态型中的分布是不平衡的,籼稻中的频率为35.06%,粳稻中为24.11%,水稻中31.03%,陆稻中21.92%,黏稻中30.77%,糯稻中18.37%.Pita 抗性基因在云南省广泛分布,36县（市）检测到了Pita 抗性基因,但南部地区频率高于其他地区,且有的县频率较高,呈小集中的特点,海拔2200m 以上的7个品种未能检测到Pita 抗性基因.

利用HRM功能标记检测黑龙江省水稻抗稻瘟病基因Pita和pik的基因型分布

为明确Pita及pik基因在黑龙江省水稻种质资源中的分布情况,本研究以67份黑龙江省主栽品种及优异种质资源作为试验材料,通过HRM技术,利用Pita及pik的HRM功能型分子标记Pita-G/T、Pik2-C/T,对67份材料进行基因分型。结果表明,67份种质中,含纯合Pita有27份,占参试种质的40.3%;纯合pik有22份,占参试种质的32.9%,同时含有两基因的为12份,比例为17.9%。综上,Pita-G/T及Pik2-C/T标记可以高效准确地对黑龙江水稻资源进行基因分型,同时,通过基因分型,明确了Pita及pik在黑龙江省的分布情况,为抗稻瘟病育种提供了理论基础。

稻瘟病菌AVR-pita等位基因的遗传多样性研究(简报)

由真菌Magnaporthe grisea引起的稻瘟病是我国水稻三大病害之一．也是遍及世界各水稻产区的重要病害．每年均有不同程度的发生．流行年份一般减产10％-20％．严重的达40％-50％．局部田块甚至颗粒无收。稻瘟病菌在进化过程中形成了遗传多样性和毒性易变的特性．是水稻品种抗病性容易丧失的主要原因之一。对稻瘟病系统研究的证据表明．水稻与稻瘟病菌之间的互作．符合“基因对基因”假说。也就是说．水稻有一抗病基因，稻瘟病菌中就会有相对应的无毒基因．

数字图像水印的Cox方法和Pitas方法综述

在概括介绍近年兴起的数字水印这一研究课题的基础上 ,综述分析了数字图像水印中两类最有代表性的方法—— Cox方法和

菲律宾稻瘟病菌生理小种中AVR-Pita及其同源基因的序列与功能分析

根据已克隆的AVR-Pita及其同源基因序列设计4对引物,对来自菲律宾的74个稻瘟病单孢菌株DNA进行PCR扩增和序列分析,研究了与水稻抗病基因Pi-ta互作的稻瘟病菌无毒基因AVR-Pita及其同源基因序列多态性与进化关系。结果显示,在42个菌株中扩增出AVR-Pita1基因目的条带,31个菌株中扩增出AVR-Pita3基因目的条带,55个菌株中扩增出AVR-Pita4基因目的条带,但所有供试菌株均未扩增出AVR-Pita2基因目的条带。对PCR产物进行测序分析,发现AVR-Pita1基因在菲律宾的生理小种中存在序列多态性,可划分为5个单倍型,共有10个多态性位点;AVR-Pita3和AVR-Pita4基因序列较保守,序列比对后没有发现多态性。对不同单基因系接种鉴定,发现除第3种AVR-Pita1单倍型外,含有AVR-Pita1单倍型1、2、4及5的生理小种均不能与Pi-ta基因互作,从而使Pi-ta单基因系IRBLta-CT2在接种后表现为感病。以上试验结果说明AVR-Pita1基因变异性较强,且序列改变后会导致基因功能的变化。

基于CRISPR/Cas9技术的水稻抗稻瘟病基因Pita突变体的创制

以粳稻品种‘日本晴’(Oryza sativa subsp.japonica‘Nipponbare’)为转基因受体,利用CRISPR/Cas9技术对抗稻瘟病基因Pita的第6至第25位碱基进行定点编辑,对突变体进行鉴定,筛选出不含T-DNA区的纯合突变体,并对该基因纯合突变体的稻瘟病抗性及6个稻瘟病病程相关基因的表达水平进行分析。结果表明:在获得的8株T0代阳性转基因植株中,有7株为突变体植株,包括1株杂合体和6株纯合体,突变率和纯合突变率分别为87.5%和85.7%,突变类型包括碱基置换、碱基插入和碱基缺失。通过PCR检测获得42株T1代T-DNA阴性植株,全部为纯合突变体。纯合突变体的稻瘟病抗性分析结果表明:接种稻瘟病菌小种CH199(Magnaporthe oryzae strain CH199)后,Pita基因编辑材料V1-38-5的T2代植株叶片病斑面积明显大于野生型‘日本晴’,平均病级为4.1±0.2,极显著(P<0.01)高于野生型‘日本晴’(3.0±0.2)。此外,与野生型‘日本晴’相比,V1-38-5的T2代植株PR2和PR1b基因的相对表达量在接种稻瘟病菌小种CH19912 h时较低,其PR2、PR1b、PR3和E2F基因的相对表达量在接种稻瘟病菌小种CH19924 h时也较低。研究结果显示:利用CRISPR/Cas9技术对水稻Pita基因进行定点编辑能够获得稳定遗传且更易感病的纯合突变体材料,这些材料可用于水稻抗性品种选育和品质改良,在一定程度上加速水稻定向分子育种的进程。

Pita、Pib在宁夏及引进水稻种质资源中的分布及与穗颈瘟抗性的关系

以85份宁夏回族自治区当地及引进水稻种质资源为试验材料,对其叶瘟和穗颈瘟抗性进行鉴定,分析Pita、Pib基因在这些水稻种质资源中的分布及其与穗颈瘟抗性的关系,明确这2个基因在水稻抗穗颈瘟方面的价值,为通过分子标记辅助选择培育抗穗颈瘟水稻新品种提供理论依据。结果表明,85份水稻种质资源中,抗叶瘟的有66份,抗病率为77.65%;抗穗颈瘟的有40份,抗病率为47.06%;综合抗稻瘟病的有56份,综合抗病率为65.88%,综合抗性评价最高能达到抗。85份水稻种质资源中,基因组合为Pita^(+)/Pib^(+)的有42份,对穗颈瘟的抗病率为40.47%,对稻瘟病的综合抗病率为69.05%;基因组合为Pita^(+)/Pib^(-)的有17份,对穗颈瘟的抗病率为70.59%,对稻瘟病的综合抗病率为82.35%;基因组合为Pita^(-)/Pib^(+)的有17份,对穗颈瘟的抗病率为47.06%,对稻瘟病的综合抗病率为52.94%;基因组合为Pita^(-)/Pib^(-)的有9份,对穗颈瘟的抗病率为33.33%,对稻瘟病的综合抗病率为44.44%。不同基因组合对穗颈瘟的抗性表现为Pita^(+)/Pib^(-)>Pita^(-)/Pib^(+)>Pita^(+)/Pib^(+)>Pita^(-)/Pib^(-),对稻瘟病的综合抗性表现为Pita^(+)/Pib^(-)>Pita^(+)/Pib^(+)>Pita^(-)/Pib^(+)>Pita^(-)/Pib^(-)。相关性分析结果表明,Pib基因与穗颈瘟抗性无显著的相关性,Pita基因与穗颈瘟抗性有显著的相关性。综上,Pita基因可以用于宁夏回族自治区水稻抗穗颈瘟育种,同时在生产上Pita基因也可以和Pib基因相结合,用于抗稻瘟病的基因聚合育种。

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因AVR-Pita及其同源基因的检测与分析

【目的】为了检测黑龙江省稻瘟病菌无毒基因AVR-Pita及其同源基因分布情况与变异机制,了解其变异类型的致病表型。【方法】采用3个无毒基因AVR-Pita1、AVR-Pita2和AVR-Pita3的特异性引物,对202个采自黑龙江省各稻区的稻瘟病菌单孢分离菌株的DNA进行PCR扩增,通过琼脂糖凝胶电泳检测分析,挑选不同带型和不同地区代表菌株的PCR产物进行测序。测序结果与相应无毒基因序列进行碱基与氨基酸序列的比较分析,并利用水稻抗性单基因系,对不同变异类型的稻瘟病菌株进行功能验证【。结果】AVR-Pita1的出现频率为36.14%,AVR-Pita3出现频率为59.41%。AVR-Pita2在黑龙江省202个菌株DNA中未扩增出目的条带。对AVR-Pita1和AVR-Pita3的部分PCR产物进行序列分析,检测出AVR-Pita1有5种变异类型,它们是AVR-Pita1-1、AVR-Pita1-A、AVR-Pita1-B、AVR-Pita1-C和AVR-Pita1-D。经功能验证,AVR-Pita1-1、AVR-Pita1-A、AVR-Pita1-B和AVR-Pita1-D无毒功能丧失。而无毒基因AVR-Pita3未检测出变异菌株。【结论】AVR-Pita1变异能力较强,导致大多数菌株无毒功能丧失,需与其他抗性基因搭配使用。在黑龙江省稻瘟病菌生理小种中未发现AVR-Pita2基因。AVR-Pita3基因序列在菌株中比较稳定。

辽宁地区粳稻品种抗稻瘟病基因Pita的等位基因类型及其功能研究

Pita是最早被定位的抗稻瘟病基因之一,并广泛应用于世界各稻区的抗稻瘟病品种选育中。研究不同地区水稻品种中Pita等位基因的类型及其对田间流行病原菌的抗性对于水稻抗病育种具重要意义。本研究选用17份辽宁地区粳稻品种,通过对供试材料的Pita等位基因进行测序,发现该基因在这些品种中只有两种类型(Pita-A,Pita-B),他们之间存在7个单碱基突变(SNP),未发现插入缺失突变,这些突变导致5个氨基酸发生变化,没有导致基因表达的提前终止;通过人工接种鉴定,发现含有Pita-A的水稻抗病率仅为20%,而含有Pita-B的水稻抗病率高达70%,表明Pita-B对辽宁地区稻瘟病菌具一定抗病性,但当将Pita-B克隆并转化于感病品种辽星1号时,转基因T0代植株对同样的病原菌仍表现感病,进而表明单独携带Pita抗病基因的水稻品种对辽宁地区稻瘟病菌抗性较差,在进行抗病品种选育时,需与其它基因聚合使用,以提高品种的广谱抗性。

稻瘟病抗性基因Pita^2候选基因多位点编辑载体的构建

Pita2是定位于水稻第12号染色体着丝粒区域的稻瘟病广谱抗性基因,前期研究中通过精细定位得到了5个候选基因,其功能及作用原理还不清楚。本研究利用CRISPR/Cas9系统构建Pita2候选基因的多位点编辑载体。首先在候选基因外显子区域找到2个含有PAM序列的特异性靶位点序列,并构建候选基因入门载体SK-gRNA,然后利用同尾酶将SK-gRNA重组载体上的目的片段gRNA酶切,采用一步法将2个gRNA连接到双元表达载体p C1300-Cas9。质粒PCR鉴定以及测序的结果表明,以上5个多位点编辑载体构建成功。后期通过遗传转化并鉴定候选基因表达量与抗病性之间的关系,为水稻稻瘟病抗性基因Pita2功能研究奠定基础。

稻瘟病抗性基因Pita^2的克隆及其介导的防御相关基因表达分析

为了克隆位于水稻12号染色体着丝粒区域具有广谱抗性的稻瘟病抗性基因Pita^2,研究构建并筛选了该基因供体品种PiNo.4的Fosmid文库,构建Pita^2候选区域的物理图谱并互补验证了5个候选基因,克隆得到了稻瘟病抗性基因Pita^2,确认了该基因就是Ptr基因.一组基因型接近、对Pita^2致病性相反的稻瘟病菌菌株对水稻进行离体接种,接种前后相关防御基因的表达量分析结果表明,Pita^2基因在稻瘟病菌侵染后均成功激活了水杨酸和茉莉酸抗病信号通路,主要通过参与水稻水杨酸信号通路赋予水稻抗性,该研究为利用Pita^2培育持久广谱抗性水稻提供了一定的理论基础.

聚合gs3、Pita及Pib基因创制长粒高抗稻瘟病核心粳稻种质

优质粳米的市场需求逐年增大,其中,长粒型粳米由于外观品质优异愈加受到市场青睐。中国的传统粳稻多为短圆粒型,通过引入长粒等位基因,改良短圆粒型粳稻的外观品质,并综合考虑稻瘟病抗性,创制长粒高抗稻瘟病粳稻核心种质意义重大。本研究以著名优质粳稻‘嘉禾212’为长粒gs3基因供体亲本,通过杂交、复交、标记辅助选择及花药培养有机结合的方式,开展了gs3及稻瘟病抗性基因Pita及Pib的聚合工作。研究结果表明,通过上述多种育种手段的有机结合,gs3,Pita及Pib基因被快速聚合,3份具有长粒抗稻瘟病特性的聚合系被成功创制;其中,改良系-2谷粒长宽比相比于圆粒粳稻亲本显著增大,垩白度显著降低,产量和稻瘟病抗性也保持较高水平,可作为长粒优质粳稻培育的核心种质。上述结果为以多基因聚合为目地的分子设计育种提供了理论依据。

河南粳稻抗稻瘟病基因Pi9、Pita和Piz-t的分子检测

为明确Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病主效基因在河南水稻新品系的分布状况。本研究对2015年河南省沿黄粳稻品种筛选试验的21份水稻新品系进行Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病基因的分子鉴定。结果表明,21个检测品系中有9个含有Pi9抗性等位基因,5个含有Pita抗性等位基因,11个含有Piz-t抗性等位基因;只有一个品系汴粳3号携带3个基因的抗性等位基因,菡科18、新丰1768、豫农粳13号、圣稻070、信粳1787、郑稻23和光灿8号7个材料携带两个基因的抗性等位基因。Pi9和Piz-t基因在河南水稻稻瘟病育种中利用较为广泛,Pita利用较少,今后河南水稻育种应加强广谱稻瘟病抗性基因的聚合育种和综合利用。

水稻抗稻瘟病基因Pita特异性分子标记开发及应用

Pita是一个对稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,通过对Pita抗病等位基因与感病等位基因编码区进行PCR扩增、测序与序列比对,在编码区的+2 001 bp即内含子中鉴定到一处特异性编码序列(抗、感病等位基因分别为GCC和CTAT),针对该目标位点,本研究利用两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法开发出一套鉴定该目标位点的共显性标记用于鉴定Pita等位基因类型,结果表明该标记特异性强、稳定、结果准确、耗时少、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或水稻资源中对Pita基因型鉴定、筛选的应用。

稻瘟病抗性基因Pita在中日韩粳稻中的分布

为了解2 350份来源中国、日本和韩国粳稻品种(系)稻瘟病抗性基因Pita的分布,利用2个KASP分子标记对该基因进行了检测,605份材料表现有利,1 732份不利,7份为杂合,6份不确定。在有利、不利和杂合三个群体中分别随机选取316份、101份和7份材料,对Pita基因功能片段进行了测序分析,结果显示有利群体中KASP检测结果准确率为95.89%,不利群体100%,2个KASP分子标记可以用来联合检测水稻种质资源的Pita抗性基因。根据KASP分子标记检测结果,在中国北方地方稻种中仅0.69%品种携带Pita抗性基因,在中国13个省区市育成品种(系)和日本韩国外来稻种中均有一定的分布,频率7.02%~55.81%,表明Pita基因在东亚地区范围内均得到了一定的应用,但各地区应用程度相差较大,其中中国吉林、辽宁、宁夏、浙江四省地区较高。通过415份材料Pita基因功能片段609个碱基序列的比较,仅发现3个变异位点(第2 388位,第2 752位,第2 766位)和4种基因单倍型,其中抗性基因仅一种单倍型(H1),感病基因有三种单倍型(H2, H3, H4),H2为优势单倍型(84.84%)。本研究结果为开发和利用中日韩地区稻种资源和品种布局提供了依据。

贵州地方水稻品种抗稻瘟病基因Pita功能区段序列变异分析

为了揭示贵州水稻地方品种Pita基因序列变异类型和地理分布特点,以贵州省收集到的91份地方水稻品种为供试材料,设计抗稻瘟病Pita基因特异引物对Pita基因第二编码区功能位点区段进行PCR扩增及测序分析。研究表明,91份贵州地方水稻均持有抗稻瘟病Pita基因,DNA序列存在6个变异位点,氨基酸序列存在4个变异位点,归为7种DNA单倍型和5种蛋白型,其中Pita-H1(63.74%)、Pita-H2(18.68%)的频率较高,是贵州的优势单倍型,其他单倍型频率较低。携带Pita抗性基因(编码区第2 752位功能位点碱基为G)的品种仅6个,占供试材料的6.59%,且与越南抗性品种Tetep序列一致。Pita抗性基因在贵州省广泛分布不平衡,且频率较低。本研究为挖掘和利用贵州地方稻种的抗稻瘟病基因资源提供了参考。

分子标记辅助选育聚合抗稻瘟病基因Pi5及Pita的水稻新品系

稻瘟病是对水稻生产具有严重威胁的真菌病害,选育并推广聚合多个抗稻瘟病基因的抗病品种是防控该病最为经济有效的途径。本研究以携带不同抗稻瘟病基因的‘吉粳105’(Pita)和‘T639’(Pi5)为亲本杂交衍生的后代群体为试材,利用分子标记辅助育种技术,筛选到3个聚合抗稻瘟病基因Pita和Pi5的后代。并以其中一个株系‘吉2011TK50’为试验材料,利用人工接种鉴定、显微观察及定量PCR等技术研究‘吉2011TK50’的抗病表型及抗性分子机制。结果表明,抗稻瘟病基因的聚合能够增强该品系对稻瘟病的抗性。显微观察和抗稻瘟病基因表达分析发现,基因聚合株系在接种稻瘟病菌后24 h PR基因表达量显著升高,被稻瘟病菌侵染的细胞开始出现过敏性死亡等抗病反应,抑制了稻瘟病菌的进一步侵染。研究结果证实聚合Pita和Pi5可提高水稻品种对抗稻瘟病的抗性,这可为抗病基因聚合育种提供参考。