GWAS发掘水稻抗白叶枯病新位点及其功能基因鉴定

The utilization of resistance (R) genes is an effective and environmentally friendly way against rice bacterial blight disease, caused by the bacterial pathogen Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). Genome-wide association study (GWAS) is a newly developed strategy to map rice genes using a natural population and a high-density haplotype map of the rice genome. Using this technique, we recently mapped one novel bacterial blight R gene locus on rice chromosome 3. In this proposed project, we will predict and select candidate genes at this locus based on the putative function of the genes in the region. The expression pattern of the candidate genes after Xoo infection will be analyzed. Then the function of these candidate genes will be confirmed using transformation and genetic complementary experiments. Taken together， our proposed study holds a promise to identify a novel R gene against Xoo for rice bacterial blight disease control as well as to provide new insights into the rice immunity.

利用抗病基因防治水稻白叶枯病是既有效又环保的方法。基于自然群体和由SNP分子标记构建的高密度单倍体图谱的全基因组关联分析GWAS方法能快速高效地定位与特定表型相关联的分子标记及候选基因。在前期研究工作中，我们采用GWAS方法，在水稻第3号染色上定位到1个新的抗白叶枯病基因位点。本项目将在此研究基础上，根据水稻基因组数据选择候选基因，分析候选基因接种白叶枯菌后的表达模式，利用转基因遗传互补鉴定这个新的抗白叶枯病基因，为防治水稻白叶枯病提供新的抗性基因资源，幷为进一步研究水稻自身免疫提供基础。

白叶枯病是一种严重危害水稻生产的细菌性病害，研究表明利用水稻抗病基因是最经济环保的防治方法。本项目拟通过全基因组关联分析（GWAS）方法定位抗白叶枯病基因，幷克隆新的抗白叶枯病基因，为防治水稻白叶枯病提供基础。为此，本项目组开展以下研究：.室内接种鉴定水稻多样性群体（RDP1）271个品种对PXO99、P2、J12三个白叶枯菌小种抗性，发现对三个小种都高抗的品种6个，高感的品种44个，其中高抗品种可作为改良白叶枯抗性的种质资源。GWAS定位与水稻白叶枯抗性紧密关联的SNP（-log10p≥5）291个，通过分析对三个小种都高抗和高感的品种中的紧密关联SNP等位型发现其中84个对表型解释率大于80%，可作为抗病育种辅助选择的分子标记；所定位的紧密关联SNP归集为118个QTL，其中包含xa5、xa13、Xa21、Xa27和Xa3/Xa26 5个已克隆基因位点。通过测序分析SNP-3.4656299（-log10p=5.18）候选基因发现LOC_Os03g09140与白叶枯病抗性关联，在水稻品种日本晴中过表达该基因导致更感病,证明LOC_Os03g09140负调控水稻抗白叶枯病。.总之，本项目研究结果将为防治水稻白叶枯病提供抗原材料和新的抗性基因，进一步研究LOC_Os03g09140调控抗白叶枯病机理将为解析水稻自身免疫机理提供基础。