一个广谱持久抗稻瘟病基因pi-DY的克隆和功能分析

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31860370
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    39.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1307.作物基因组及遗传学
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Rice blast is one of the three major rice diseases in China. The breeding of resistant varieties is an effective approach to prevent rice blast. However, R gene mediated blast resistance (vertical resistance) is easy to be overcame by the rice blast fungus. Discovery of slow-blasting resistance genes and study of the molecular mechanism are significance in rice blast resistance breeding. DaYu 23 is a broad-spectrum and durable slow-blasting resistant variety. It showed stable slow-blasting resistance in Guangxi blast field for many years, and showed stable slow-blasting resistance to the 185 single isolated diversity rice blast strains in greenhouse inoculation. The previous genetic analysis indicated that durable slow-blasting resistance is controlled by a recessive gene named pi-DY. Using a BC2F2:3 mapping population (from DaYu23×Nipponbare), we have localized the pi-DY locus to a 34kb interval in rice chromosome3. Knockout of one candidate gene(encoding an oxidoreductase) from the 34 kb region in Nipponbare significantly enhance its resistance to rice blast disease. In this project, function and mechanism of the gene will be revealed by using function complement experiment, spatio-temporal expression and subcellular localization pattern, etc. Knocking out pi-DY in hybrid rice parent 82B and R610 to explore the application value of slow-blasting resistance in hybrid rice breeding by gene editing. A better understanding of the function and the mechanism of pi-DY mediated rice blast resistance from this project will provide new insights for us to design durable rice blast resistance varieties in breeding.
稻瘟病是我国水稻三大病害之一。培育抗性品种是防治稻瘟病的有效途径,但垂直抗性品种的抗性易丧失。慢瘟抗性基因挖掘与分子机理研究,对于选育持久广谱抗稻瘟病的水稻品种有重要意义。大玉23是一个广谱持久的慢瘟抗性品种,多年多地病圃鉴定以及185个分离菌株的温室鉴定均表现稳定的抗性。前期遗传分析表明其持久抗性由隐性基因控制,命名为pi-DY,进一步构建大玉23(抗)与日本晴(感)的BC2F2:3家系群体,将pi-DY定位在3号染色体上34kb区域,其中一个编码氧化还原酶的候选基因03g13390,敲除等位基因的日本晴抗性显著增强。本项目计划通过基因功能互补验证,基因时空表达特性,及亚细胞定位模式等试验进一步明确其功能和机理。并敲除杂交稻亲本82B和R610的pi-DY基因,探索该基因通过基因编辑产生的慢瘟抗性在杂交稻育种中的应用价值。本研究预期将将为培育水稻广谱持久稻瘟病育种提供新理论和新基因。

结项摘要

本项目挖掘了一个广谱抗稻瘟病基因,4号染色体上LABR12区域存在一个核苷酸结合位点富含亮氨酸的重复序列NLR基因簇。这个基因簇中有一个基因在多个部分抗性水稻栽培种中高度保守,并且在稻瘟病病菌侵染的早期阶段,该基因的表达显著上调。鉴定了一个新的广谱抗性R基因,命名为PiPR1。.我们鉴定了两个稻瘟病易感基因,RNG1(Os02g39360)和RNG3(Os08g29170),这两个基因的表达变异是由于它们3'-非翻译区(3'-UTR)中的多态性。这些多态性可以作为分子标记来鉴定对稻瘟病具有抗性的水稻种质。CRISPR-Cas9基因编辑技术介导的3'-UTR修改或敲除RNG1或RNG3中的任何一个基因,都能提高水稻对稻瘟病的抗性,而不影响五个关键的农艺性状。.根据Pi1与Piks、Pikh、Pikm、Pikp、Pik、Pi7基因序列之间的SNP开发了荧光分子标记MM-Pi1,并验证了它的特异性。分子标记辅助,聚合PiPR1、Pi1和Pi2,先后选育了三基因聚合的三系不育系宏泰A,软丰A和秋香A,并审定了聚合PiPR1、Pi1和Pi2杂交稻组合宏泰优621和软丰优610,秋香优302将于2023年审定。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
水稻抗稻瘟病基因Pi1荧光分子标记的开发及验证
  • DOI:
    10.13271/j.mpb.018.004989
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    分子植物育种
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卿冬进;邓国富;戴高兴;黄娟;高菊;伍豪;潘英华;周维永;梁海福;陈韦韦;高利军
  • 通讯作者:
    高利军
Genome-wide association study identifies an NLR gene that confers partial resistance to Magnaporthe oryzae in rice
全基因组关联研究确定了一种 NLR 基因,该基因赋予水稻对稻瘟病菌的部分抗性
  • DOI:
    10.1111/pbi.13300
  • 发表时间:
    2019-12-15
  • 期刊:
    PLANT BIOTECHNOLOGY JOURNAL
  • 影响因子:
    13.8
  • 作者:
    Liu, Ming-Hao;Kang, Houxiang;Wang, Guo-Liang
  • 通讯作者:
    Wang, Guo-Liang

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其他文献

基于PARMS技术的抗稻瘟病基因Pigm分子标记的开发
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    西南农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    卿冬进;刘开强;杨燕宇;高利军;黄娟;高菊;戴高兴;周维永;梁海福;邓国富
  • 通讯作者:
    邓国富
沙葱萤叶甲成虫越夏期间糖类、蛋白及脂肪含量的变化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    昆虫学报
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  • 作者:
    陈龙;周晓榕;高利军;谭瑶;庞保平
  • 通讯作者:
    庞保平
基于转录组数据高通量发掘沙葱萤叶甲微卫星引物
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    应用昆虫学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张鹏飞;周晓榕;庞保平;谭瑶;常静;高利军
  • 通讯作者:
    高利军
利用单片段代换系鉴定水稻稻瘟病抗性座位
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    西南农业学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张月雄;颜群;黄大辉;梁海福;高汉亮;马增凤;刘驰;阎勇;高利军;秦刚;李容柏
  • 通讯作者:
    李容柏
ZIF衍生多孔碳纳米纤维用于高效电容去离子的研究
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    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    化工学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    高利军;白思林;梁苏岑;穆野;董强;胡超
  • 通讯作者:
    胡超

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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