稻瘟病多重抗病基因组合Pita+Pikm+Pi2+Piz-t及其应用

本发明属于水稻基因工程，具体涉及稻瘟病多重抗病基因组合pita+pikm+pi2+piz-t及其应用。

背景技术：

1、大米(oryza sativa)是全球最重要的主食之一，占全球50％的人口所消耗热量的23％。水稻的安全生产受到稻瘟病的严重威胁，稻瘟病由子囊真菌(magnaporthe oryzae)引起，每年造成世界粮食损失的10-30％。由于地处南北气候过渡带，江苏水稻产区为稻瘟病常发区域。每年防控面积约200万公顷，严重威胁水稻安全生产。选用抗病品种是防治该病害最经济、最有效的方法。然而，由于稻瘟病菌生理小种组成的复杂性和无毒基因的易变性，抗病品种在田间栽培3-5年后，其抗性会减弱或丧失。因此，对主栽品种对叶瘟和穗瘟的抗性进行鉴定，分析其抗性基因的分布，是提高水稻抗性的关键。

2、在水稻/稻瘟病菌互作体系中，水稻中的抗病基因和稻瘟病菌无毒基因间的遵循“基因对基因”假说，含有抗病基因的水稻品种可以有效抑制含有相应无毒基因的稻瘟病菌的侵染。到目前为止，已鉴定出100多个稻瘟病抗性基因，其中25个主效抗病基因和2个部分抗性基因(pi21和pb1)已克隆或鉴定。克隆的所有抗病基因(除pid2和pi21外)均属于核苷酸结合位点和富含亮氨酸重复序列(nbs-lrr)类。pita位于12号染色体上，编码质膜受体蛋白，与稻瘟病菌无毒基因avr-pita识别，表达产物相互作用诱导抗性反应。在pik位点上鉴定出pik、pikp、pikh、pikm、piks、pike和pi1等7个等位基因，该基因需要两个相邻的nbs-lrr类基因才能发挥全部功能。另一个抗病基因位点是piz位点，包括pi9、pi2、piz-t、pigm和pi50等5个抗病基因。其中pigm编码两种蛋白质，pigmr和pigms，共同调控广谱持久抗性和产量。

3、传统的育种方法是通过杂交、农艺性状选择和抗性鉴定，将抗性基因导入目标品系，形成抗性品种，这种方法是有效的，但工作量大、耗时长。分子标记辅助选择(mas)是将分子标记应用于水稻育种的一种选择辅助方法。功能标记(functional markers,fms)是指代表特定抗性基因的标记位点，可通过筛选分子标记筛选水稻性状。一些针对抗病基因的fms已经被开发出来，如pib、pigm、pita和pikm，这将为识别靶基因提供方便的方法。此外，一些基于pcr的紧密链接标记(lms)与多个抗病基因(包括pi2、pi5和pi9)相关。lms为基因渐渗和基因聚合中靶基因的筛选提供了一种高效、快速的方法。

4、稻瘟病根据发病组织可分为叶瘟和穗瘟，穗瘟在产量损失方面的破坏性更大。越来越多的证据表明，叶瘟抗性与穗瘟抗性之间存在不同的调控机制。众所周知，基因聚合可提高水稻品种的抗性谱和抗性水平。liu等报道了pita2、pi5、pi9和piz-t在云南56个水稻主要品种中表现出较高频率和抗性。此外，籼型组合中的“pi9+pi54”、“pid3+pigm”、“pi5+pid3+pigm”、“pi5+pi54+pid3+pigm”和粳型组合中的“pi5+pib”、“pik+pita”、“pik+pb1”、“piz-t+pia”和“piz-t+pita”组合模式对水稻品种的抗性至关重要。但是，这些研究都是基于叶瘟抗性，在育种应用中的准确度并不高。选育和利用抗病品种是防控稻瘟病发生和流行最经济有效的措施，因此，急需一种更精准的抗病基因组合来提高抗病品种的选育效率。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明连续3年对江苏省119个水稻主栽品种对叶瘟和穗瘟的抗性进行了综合评价，明确了其对稻瘟病的抗性水平；利用ssr分子标记检测了14个抗病基因的分布频率。利用基因抗性贡献率和多元逐步回归分析，确定了适合江苏水稻品种的主要抗病基因和基因组合模式。利用叶瘟和穗瘟综合抗性指数对江苏省主产区水稻主栽品种的抗病基因分布和抗病水平进行分析，对精准利用抗病基因/组合具有重要意义。

2、第一方面，本发明提供了一种稻瘟病多重抗病基因组合，所述基因组合为pita+pikm+pi2+piz-t。

3、第二方面，本发明还提供了所述的稻瘟病多重抗病基因组合在以下任一中的应用，

4、a)选育或筛选具有广谱持久稻瘟病抗性的水稻品种；

5、b)比较待测水稻稻瘟病抗性的强弱；

6、c)选育或筛选具有相对较强稻瘟病抗性的水稻品种。

7、第三方面，本发明还提供了检测所述的稻瘟病多重抗病基因组合的试剂在制备具有以下任一功能的产品中的应用，

8、e)选育或筛选具有广谱持久稻瘟病抗性的水稻品种；

9、f)比较待测水稻稻瘟病抗性的强弱；

10、g)选育或筛选具有相对较强稻瘟病抗性的水稻品种。

11、在某些实施例中，所述产品为检测试剂盒。

12、第四方面，本发明还提供了如下任一方法，

13、a)选育或筛选具有广谱持久稻瘟病抗性的水稻品种，包括如下步骤：

14、(a1)提取待测水稻基因组dna，

15、(a2)对待测水稻基因组dna进行pcr扩增，若所述基因组dna中含有所述的稻瘟病多重抗病基因组合中的至少一种，则所述待测水稻为具有广谱持久稻瘟病抗性的水稻品种；

16、b)比较待测水稻稻瘟病抗性的强弱，包括如下步骤：

17、(b1)提取待测水稻基因组dna，

18、(b2)对待测水稻基因组dna进行pcr扩增，所述基因组dna中含有所述的稻瘟病多重抗性基因组合中的至少一种的水稻品种稻瘟病抗性强于所述基因组dna中不含有所述的稻瘟病多重抗病基因组合的水稻品种；

19、c)选育或筛选具有相对较强稻瘟病抗性的水稻品种，包括如下步骤：

20、(c1)提取待测水稻基因组dna，

21、(c2)对待测水稻基因组dna进行pcr扩增，所述基因组dna中含有所述的稻瘟病多重抗病基因组合中的至少一种，则所述待测水稻为具有相对较强稻瘟病抗性的水稻品种。

22、在某些实施例中，所述水稻品种为江苏省水稻品种。

23、与现有技术相比，本发明的有益效果为：

24、1、本发明发现水稻品种的抗性水平与抗性基因数量呈弱正相关关系，因此，并不是抗病基因数量越多，水稻品种的抗性水平越高，最好的策略是聚集有效的抗性基因。结合多元逐步回归和抗性贡献率数据，筛选出的基因组合pita+pikm+pi2+piz-t的抗性贡献率为100％。

25、2、本发明以具有代表性的119个主栽品种为研究材料，通过田间自然诱发对叶瘟、穗颈瘟、穗损失指数等综合指数进行抗性评价，并且连续3年进行抗性评价，筛选出的抗病基因组合结果更准确严格，更能反映品种田间真实抗性；同时，利用多元逐步回归模型和抗性贡献率等分析方法，更为准确的明确了抗性相关性最大的抗病基因和基因组合，分析结果更精准。

技术特征：

1.一种稻瘟病多重抗病基因组合，其特征在于，所述多重抗病基因组合为pita+pikm+pi2+piz-t。

2.权利要求1所述的稻瘟病多重抗病基因组合在以下任一中的应用，

3.检测权利要求1中所述的稻瘟病多重抗病基因组合的试剂在制备具有以下任一功能的产品中的应用，

4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于，所述产品为检测试剂盒。

5.如下任一方法，

技术总结
本发明属于水稻基因工程技术领域，具体涉及稻瘟病多重抗病基因组合及其应用。本发明连续3年对江苏省119个水稻主栽品种对叶瘟和穗瘟的抗性进行了综合评价，明确了其对稻瘟病的抗性水平；利用SSR分子标记检测了14个抗病基因的分布频率。利用基因抗性贡献率和多元逐步回归分析，确定了适合江苏水稻品种的抗性基因和基因组合模式Pita+Pikm+Pi2+Piz‑t，利用本发明的抗性基因组合可以有效地提高水稻品种的抗性。此外，通过水稻品种中抗性基因的分布、新抗性基因的开发利用和稻瘟病菌致病基因的监测，可以更好地实现水稻的广谱持久抗性。

技术研发人员：刘永锋,齐中强,杜艳
受保护的技术使用者：江苏省农业科学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15