水稻地方品种Pi-ta的3'-UTR遗传多态分析
Genetic Diversity Analysis of Pi-ta Gene 3′-UTR in Rice Landraces作者机构：云南农业大学/省部共建云南生物资源保护与利用国家重点实验室
出 版 物：《中国农业科学》 (Scientia Agricultura Sinica)
年 卷 期：2017年第50卷第15期
页 面：2851-2860页
核心收录：
基 金：国家重点研发计划(2017YFD0200400) 云南省博士研究生学术新人奖项目(2015LLN)
主 题：水稻 稻瘟病 抗性基因 Pi-ta UTR 遗传多态
摘 要：【目的】分析Pi-ta的3’-UTR区遗传变异与该基因抗性功能之间的关系,了解Pi-ta的抗性决定机制,为培养更持久的抗性品种提供依据。【方法】以遗传多样性极高的云南水稻地方品种为研究对象,收集了137个云南地方水稻品种。育苗后提取三叶一心期的水稻幼苗总DNA,设计引物扩增了Pi-ta的3’-UTR区的DNA序列,并扩增了关键功能位点6 640到终止密码子第6 675处这一段的DNA序列。通过双向序列测定获得了137条3’-UTR区的DNA序列并提交至Gen Bank,通过变异位点检测分析云南水稻地方品种Pi-ta的3’-UTR区的遗传多样性程度,并基于最大简约法构建单倍型网络图,分析不同单倍型之间的谱系关系。同时,联合编码区关键抗病位点6 640的碱基状态对3’-UTR单倍型的分布进行分析,讨论3’-UTR区与Pi-ta抗性功能之间的关系。【结果】云南水稻地方品种Pi-ta的3’-UTR区呈现出高度的遗传多样性,长度为1.1 kb的3’-UTR区共有12个SNP位点,由这些SNP可将137个品种划分成7个单倍型。不同单倍型之间没有重组的信号。Pi-ta的3’-UTR对应的DNA编码区长为1 120bp,是植物基因3’-UTR平均长度(200 bp)的5倍多,G+C含量相对较低,为40.43%,不存在插入或缺失导致的长度多态性。Pi-ta的3’-UTR序列中存在多个非保守的潜在poly A位点,此外,Pi-ta的3’-UTR区还存在非常高频率的TTTT序列,提示Pi-ta在转录终止时可能具有复杂的调控机制;而对Pi-ta的不同转录本的分析也表明3’-UTR对应于DNA编码区序列时呈现复杂多变的剪切方式,3’-UTR这种选择性拼接可能与抗性决定作用有关。对遗传多态的进一步分析表明,3’-UTR的SNP高度多态性都出现在感病品种中,所有抗性品种只共享一种单倍型。有趣的是,唯一的3’-UTR抗性单倍型与Pi-ta编码区唯一的抗性单倍型相对应,也即是6 640G所在单倍型也是3’-UTR唯一抗性单倍型。这表明3’-UTR与其编码区是紧密关联的,在功能上和所受到的选择压力方面是连续和一致的。Pi-ta的抗性单倍型区域已从编码区扩展到了3’-UTR区,在研制广谱抗性品种引入Pi-ta时需要同时保证其3’-UTR区不能有额外的SNP,必须是抗性单倍型特有的SNPs。【结论】Pi-ta的3’-UTR与其编码区紧密连锁,抗性品种的3’-UTR受到纯净化选择,维持单一单倍型,3’-UTR对于Pi-ta的抗性功能具有不可或缺的作用。
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