稻瘟病隐性抗病新基因pi55的精细定位及克隆

The rice blast, caused by Magnaporthe oryzae, is one of the most important fungal disease worldwide. The use of resistance cultivars is considered as the most economic, effective and environmental friendly method for the disease control. In the previous study, we have identified a novel recessive resistance gene pi55 in the elite cultivar Yuejingsimiao 2, which was localized into an interval ≈1.9 cM/152 kb on chromosome 8. In the present project, the pi55 locus will be finely mapped by using a larger population with its candidate resistance genes-derived markers. The candidate(s) of pi55 will be isolated via map-based cloning in silico, and then will be characterized via gain-of-function and loss-of-function genetic approaches. The structure and function of pi55 will be further dissected via functional genomic approach.Meanwhile the near-genic line of pi55 will be identified from its advanced reconbinant inbreed line (RIL) population.The present project will improve our knowlegment on the mechanism of recessive resistance genes in broad-spectrum resistance of rice blast. Also, it will be an important reference for breeding new rice cultivars with road-spectrum and durable disease resistance.

稻瘟病是一种世界性的真菌病害，抗病品种的培育和种植是控制该病害最为经济有效的方法，而抗病基因的精细定位及克隆是抗病育种的关键。在前期的工作中，申请人在华南稻作区骨干品种粤晶丝苗2号中发现了1个新的隐性主效抗病基因pi55，并将该基因定位于染色体8约1.9 cM/152 kb的区域内。在此基础上，为了进一步开发和利用这个新型的稻瘟病抗性基因，本项目拟开展以下研究：（1）通过扩大作图群体和开发候选抗病基因标记对目的基因进行精细定位；（2）通过电子图位克隆技术分离、克隆候选基因；（3）通过功能获得性及功能丧失性遗传技术验证候选基因的功能；（4）利用功能基因组学的方法，阐明该基因的结构及功能；（5）通过其重组自交系群体，筛选、鉴定该基因的近等基因系，并实证其育种学用途。本项目的开展将有助于更加全面地解析水稻对稻瘟病的抗病机制，对培育广谱和持久抗病的水稻新品种具有重要的参考和实践意义。

稻瘟病是一种世界性的真菌病害，抗病品种的培育和种植是控制该病害最为经济有效的方法，而抗病基因的精细定位及克隆是抗病育种的关键。在前期的工作中，申请人在华南稻作区骨干品种粤晶丝苗 2 号中发现了 1 个新的隐性主效抗病基因 pi55，为了进一步开发和利用这个新型的稻瘟病抗性基因，本研究开展了：基于CRG标记的pi55精细定位，基于pi55候选显性感病基因的克隆及其遗传转化的抗性功能丧失性实验，基于pi55候选显性感病基因RNAi的抗性功能获得性实验，pi55基因的结构及功能分析，pi55基因的应用研究。此外，还开展了携带pi55的水稻品种粤晶丝苗2号已知抗病基因的鉴定，pi55在广东水稻主栽品种中的分布情况等。. 通过项目的执行，取得的重要结果有：（1）获得了pi55的RIL单基因系2个（D64-61-R6、D64-61-R9），为pi55进一步对进行精细定位及克隆打下了基础；（2）通过对pi55的RIL单基因系、感病品种亲本及其杂交F1个体进行接种鉴定，基于qPCR技术的抗病性（感病性）定量分析，确认了pi55的隐性遗传及表达特征；（3）在基因目标区域，利用开发分子标记，对pi55进行精细定位和连锁分析，将目的基因界定于标记L11-10—Y12之间约30 kb区域；（4）预测到候选基因有5个，发现其中pi55-4、pi55-5这2个具有与表现型一致的基因型多态性，可作为有力的候选基因；（5）开展了pi55候选基因的克隆，对目标区域的5个候选基因全部进行功能获得性的遗传转化（受体Nipponbare），对上述2个有力的候选基因进行了功能丧失性（RNAi）的遗传转化（受体R9-1）；（6）利用分子标记，将pi55进行抗病基因聚合和育种应用，通过多世代选择及表型抗性鉴定，获得了pi55+Pikm、pi55+Pikm+Xa23的双基因、三基因聚合的纯合抗病系2份；（7）完成了粤晶丝苗2号已知抗病基因Pib、Pi9的鉴定；（8）阐明pi55在广东水稻主栽品种中的分布情况，pi55广泛分布于广东省水稻主栽品种及骨干亲本中，是当前广东水稻品种的1个主要抗病基因。. 本项目的研究结果对更加全面地解析水稻对稻瘟病的抗病机制，培育广谱和持久抗病的水稻新品种具有重要的参考和实践意义。