近50年来福建省水稻品种的抗病基因与稻瘟病菌无毒基因的检测及关联分析
作者单位：福建省农业科学院生物技术研究所 三明市农业局南平农业科学研究所 南京林业大学生物与环境学院
会议名称：《第二十届中国作物学会学术年会》
会议日期：2023年
学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治]
关 键 词：稻瘟病菌 无毒基因 抗性基因 VR-Pita AVR-Piz-t AVR-Pik
摘 要：【研究背景】稻瘟病严重威胁水稻产区的安全生产。利用水稻抗稻瘟病基因是控制稻瘟病最经济有效和环境友好的方法之一。然而,水稻抗性基因的长期使用会影响稻瘟病菌无毒基因的突变,从而导致水稻品种相应抗性基因的功能丧失。目前已有很多有关于田间监测水稻抗性基因和稻瘟病菌种群的无毒基因的报道,这可能有助于实施有效抗性基因的合理布局和轮换,但对抗性基因在不同年代中的使用情况及其对田间稻瘟病菌群中无毒基因的影响却知之甚少,后者对于了解无毒基因和对应抗性基因之间的互作关系、以及长久、有效地防治稻瘟病具有重要意义。【材料与方法】本研究利用Pigm、Pi9、Pi2、Piz-t、Pita、Pik、Pi1、Pikp和Pikm等9个抗性基因的特异性标记,鉴定了过去超过50年中使用的117个代表性水稻主栽品种;并用6对针对无毒基因编码序列或启动子的引物,对源于福建上杭的35个稻瘟病菌单孢菌株进行了分型分析。结合表型鉴定,分析抗性基因与无毒基因之间的互作关系。【结果与分析】在5、0、1、4、18、0、2、1和0个品种上分别鉴定到抗性基因Pigm、Pi9、Pi2、Piz-t、Pita、Pik、Pi1、Pikp和Pikm。一方面,尽管在2000-2010中的品种中存在较多的抗性基因,但总体看这些抗性基因是随机分布在过去50多年中,并且不同时代间的抗性水平也没有显著差异。另一方面,在鉴定到的四个无毒基因中,AVR-Pik的扩增频率最高(97.14%),其次是AVR-Pita (51.43%)和AVR-Pi9(48.57%);AVR-Piz-t的频率最低(28.57%)。除AVR-Pi9外,其他三个无毒基因都有1-2个变异,其中AVR-Piz-t的变异株有一个Inago2的插入,两个AVR-Pita的变异类型是分别在301和333处有一个碱基的缺失,而AVR-Pik有AVR-PikE和AVR-PikD+AVR-PikE两种类型,这些变异类型都可能导致无毒基因翻译提前终止;进一步利用含有这些不同单倍型的菌株接种含有Pi2/9和Pik基因座的功能基因单基因系,确定了AVR-Piz-t和AVR-Pik的变异型菌株使得这些无毒基因变成了有毒,它们使相应的抗性基因失去了功能。需要注意的是,由于含Pi2、Pi9和Pigm的品种都具有很好的抗病性,这可能与它们对应的无毒基因存在很少的变异有关,因此,它们在未来的抗病育种中还具有一定的应用价值。【结论】Pigm、Pi9、Pi2、Piz-t、Pita、Pik、Pi1、Pikp和Pikm等抗性基因在过去的育种中没有被针对性的使用,AVR-Pita,AVR-Piz-t和AVR-Pik都存在着变异类型;另外稻瘟病抗性基因Pi2、Pi9和Pigm在田间还表现出很好的抗病性。研究结果可为选育和推广携带相应抗病基因的水稻品种提供参考。