云南疣粒野生稻免疫白叶枯病的抗性基因分析及定位研究

发掘野生稻抗白叶枯病基因对拓宽栽培稻抗病遗传基础十分重要。国内外针对免疫白叶枯病疣粒野生稻的研究报道很少，不知道其抗白叶枯病基因类型（显性或隐性）和数量，制约了其发掘利用。本项目将研究优化非对称体细胞杂交法，以适宜染色体片段有效转移免疫白叶枯病疣粒野生稻的抗性基因到栽培稻中，得到大量"渗入系"工具材料；回交和自交获得相应世代的、稳定的抗白叶枯病"渗入系"群体；用标准菌系和方法分析其中来自疣粒野生稻的抗白叶枯病基因数量及其显隐性；用"渗入系"全基因组重测序"扫描"法结合SSR标记法精细定位1个抗白叶枯病新基因，获得其连锁SSR标记。学术上：为快速高效分析野生稻优良基因积累经验；也为发掘利用免疫白叶枯病疣粒野生稻抗白叶枯病基因提供理论指导。潜在应用上：第一，抗白叶枯病"渗入系"可用于基因分离克隆或者分子辅助选育高抗白叶枯病水稻新品种；第二，大量 "渗入系"可用于利用疣粒野生稻优良性状改良栽培稻

起源于云南的疣粒野生稻是稻属中唯一能对白叶枯病免疫的稻种，过去的研究发现其含有高抗白叶枯病基因，非常值得研究、分析和发掘应用。本项目利用RNA-seq技术对疣粒野生稻进行转录组测序，分析发现疣粒野生稻中存在15个与泛素化调节的蛋白水解途径相关的通路以及与植物-病原物相互作用途径相关的功能基因。以疣粒野生稻中受白叶枯病诱导上调表达且具有泛素结合酶E2结构域的ME207基因为诱饵构建酵母双杂交文库，并对文库进行筛选，发现了与之相结合的下游多种类型的E3基因，对疣粒野生稻中与抗白叶枯病密切相关抗病候选基因ME207和MEContig_30788进行克隆和功能验证，发现ME207和MEContig_30788基因都能提高栽培稻抗白叶枯病能力，并且把MEContig_30788基因的作用范围定位在细胞核。本项目还探索了原生质体非对称杂交融合，发现疣粒野生稻GG基因组合栽培稻AA基因组相差太大，在细胞内基因组和染色体不容易匹配，即使获得一些融合再生植株，但是这些再生植株都表现为不育。本项目研究期间，共发表文章13篇，其中SCI论文3篇；共申请专利9项，授权5项。该研究结果为后续应用疣粒野生稻基因改良栽培稻奠定了良好基础。