【摘 要】
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水稻是全世界最主要粮食作物之一,提供全球近60%人口的食物消费,而稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻稻瘟病是水稻最严重的病害之一,严重影响水稻产量。研究稻瘟病抗性基
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水稻是全世界最主要粮食作物之一,提供全球近60%人口的食物消费,而稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的水稻稻瘟病是水稻最严重的病害之一,严重影响水稻产量。研究稻瘟病抗性基因,进行抗病育种是目前防治稻瘟病最经济有效的方法。由于稻瘟病菌的变异和多样性,抗性品种在种植几年后往往会失去对稻瘟病的抗性,因此挖掘新的抗性基因十分重要。稻瘟病新抗性基因Pi-ta2来源于水稻品种PiNo.4,初步定位于水稻第12号染色体着丝粒区域,前期已经通过Pi-ta2的物理图谱得到了候选基因,构建了候选基因的功能互补载体和CRISPR敲除载体,并获得了3个候选基因互补的阳性苗。本研究主要是筛选Pi-ta2的候选基因并对其功能进行初步分析,主要内容如下:(1)对另外2个候选基因(Pita2-Seq5、Pita2-Seq8)互补载体进行遗传转化实验,对转基因植株进行阳性鉴定,从而获得转基因阳性苗,Pita2-Seq5已获得2株转基因阳性苗,Pita2-Seq8已获得31株转基因阳性苗。对T1、T2代转基因苗(Pita2-Seq4、Pita2-Seq5、Pita2-Seq6、Pita2-Seq8、Pita2-Seq9)进行了阳性鉴定和抗性研究。结果表明Pita2-Seq4表现出对接种稻瘟病菌强的抗病性,筛选出候选基因Pita2-Seq4即为抗性基因Pi-ta2。(2)以抗性基因Pi-ta2的供体PiNo.4为实验材料,Nipponare、LTH和CO39作为对照,通过实时荧光定量PCR技术研究了水稻免疫标志基因WRKY45、PR1b、NPR1和AOS2在接种2对亲和和不亲和稻瘟病菌株(13014和13015、15098和15102)前后的表达量变化。结果表明,接种亲和稻瘟病菌后OsWRKY45表达量上调,OsPR1b表达量下调,OsNPR1和OsAOS2显著上调;接种不亲和稻瘟病菌后OsWRKY45表达量未发生明显变化,但OsPR1b表达量显著上调,OsNPR1和OsAOS2明显上调。以上结果揭示了在感病和抗病过程中Pi-ta2水稻免疫信号通路的不同,为进一步研究其抗病分子机制奠定了基础。(3)对5个候选基因CRISPR敲除载体进行了水稻PiNo.4的遗传转化,目前已获得KO-Seq4,KO-Seq6,KO-Seq5,KO-Seq8,KO-Seq9 5种转基因苗共220株,进行阳性鉴定和目的基因编辑检测后发现,结果表明KO-Seq5的3株,KO-Seq9的1株阳性苗发生了编辑,后期继续进行分化以便得到更多的转基因苗,为进一步研究Pi-ta2候选基因的功能及其抗病分子机制提供重要的材料。
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