普通野生稻抗褐飞虱基因Bph33(t)的克隆及育种利用

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31860416
  • 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

The brown planthopper is the most serious migratory pest of rice.Guangxi is located in Southernmost Point of our mainland.Which makes it become to the fist station of migration, and be called “bridgehead” and the source of breeding ground.Guangxi is the route of the brown planthopper migration and is also the main pest source place of the rice paddies in the middle and lower reaches of the Yangtze River. It is a great threaten to food security for a large outbreak of brown planthopper every year in China. Therefore, it is of great significance to explore the resistance genes of brown planthopper in Guangxi wild rice germplasm and breeding resistant varieties to the control of brown planthopper. In our previous study, two resistance loci Bph33(t) and Bph34(t) have been identified in BPH2170 by using the software MapQTL 5.0, which were mapped on short arm and long arm in chromosome 4, and explained the phenotypic variance of 58% and 63.7% , respectively. Both of them are novel resistant genes. A total of 2 candidate genes were identified in the region of 116Kb by using whole-genome sequencing BSA and fine mapping. In this project, we will confirm the target candidate gene by RT-PCR. Functional complementation test were used to confirm the isolated target gene Bph33 (t) and functional analysis will be carried out, including morphological and physiological investigation, subcellular locatization analysis, quantitative expression analysis. Marker assisted selection of brown.planthopper resistance gene for improving Taifeng B and R4684. Through observation and analysis of BPH on host selection, honeydew, group productivity, survival rates, etc., which will be determined the resistance mechanism of Bph33 (t) gene in rice (i.e. antibiosis, avoid insect repellent and insect resistance). These results will be lay the foundation for further elucidating the molecular mechanism of rice - brown planthopper interaction.
褐飞虱是为害水稻的重大迁飞性害虫,广西是褐飞虱境外虫源迁入中国的“桥头堡”和北往南返的必经之地,也是长江中下游稻区的主要虫源地,连年大规模的暴发给我国粮食安全构成严重威胁。因此,挖掘广西野生稻资源中的抗褐飞虱基因、培育抗性品种对褐飞虱的防控具有重要的意义。前期研究在高抗褐飞虱普通野生稻BPH2170的第4染色体短臂和长臂上,各鉴定了1个抗性位点Bph33(t)和Bph34(t),均为新的抗性基因。全基因组重测序BSA和精细定位相结合将Bph33(t)限定在116Kb的范围内,共2个候选基因。本研究利用RT-PCR确定候选基因,进行转基因功能验证,克隆Bph33(t)基因和功能分析。标记辅助选择培育泰丰B和R4684的抗褐飞虱改良新品系,并分析褐飞虱对寄主的选择、蜜露量、群体生产率、存活率等确定Bph33(t)的抗虫机制,为进一步揭示水稻-褐飞虱互作的分子机制奠定基础。

结项摘要

褐飞虱是为害水稻的重大迁飞性害虫,广西是褐飞虱境外虫源迁入中国的“桥头堡”和北往南返的必经之地,也是长江中下游稻区的主要虫源地,连年大规模的暴发给我国粮食安全构成严重威胁。因此,挖掘广西野生稻资源中的抗褐飞虱基因、培育抗性品种对褐飞虱的防控具有重要的意义。前期研究在高抗褐飞虱普通野生稻BPH2170的第4染色体短臂和长臂上,各鉴定了1个抗性位点Bph33(t)和Bph34(t),均为新的抗性基因,并将Bph33(t)精细定位在116Kb的范围内。本研究利用qRT-PCR分析对Bph33(t)候选基因1-ORF38基因在抗感虫亲本BPHR2170和R4684中取食前后表达水平变化。结果表明1- ORF38基因在感虫亲本R4684上取食前后的表达水平都非常低或基本不表达;而1-ORF38基因在抗虫亲本BPHR2170中接虫前后的表达水平都很高,接虫24 h后的达到最高表达水平,比其他时间点表达水平高了1倍。接虫前后的1-ORF38基因在抗虫亲本BPHR2170上的表达水平要显著或极显著高于R4684的表达水平。因此,最终确定1-ORF38基因为目标候选基因。通过对抗褐飞虱基因Bph33(t)的候选基因结构分析和克隆,抗虫亲本普通野生稻BPHR2170 Bph33(t)基因CDS全长996bp,编码332个氨基酸,感虫亲本 R4684对应Bph33(t)等位基因CDS的长度也是996bp,但在启动区域有大片段插入(10976bp),因而使R4684丧失抗性。利用基因敲除载体pYLCRISPR-cas9-MH-Bph200/400对抗性亲本BPHR2170中的目标候选基因1-ORF38进行敲除,获得37个转基因株系,抗性鉴定表明,所有转基因株系均高感褐飞虱,表明1-ORF38基因为目标抗性基因。亚细胞定位表明Bph33是内质网定位蛋白。通过观察和分析褐飞虱泰丰B和R4684的抗性改良新品系的选择、蜜露量、群体生产率、存活率等,确定Bph33(t)基因的抗虫机制为抗生性。在该项目的资助下,发表SCI论文2篇,获授权国家发明专利2项,培养博士研究生1名,晋升正高级职称人员1名。

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(2)
QTL mapping integrated with BSA‑Seq analysis identifies a novel gene conferring resistance to brown planthopper from common wild rice (Oryza rufipogon Griff.)
QTL 作图与 BSA-Seq 分析相结合,鉴定出一种新基因,该基因赋予普通野生稻 (Oryza rufipogon Griff) 褐飞虱抗性。
  • DOI:
    10.1007/s10681-021-02964-z
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
    Euphytica
  • 影响因子:
    1.9
  • 作者:
    Wang Xuan;Han Yue;Zhang Yuexiong;Deng Biao;Wu Biqiu;Guo Xinying;Qin Yufen;Fang Yaoyu;Liu Fang;Qin Baoxiang;Luo Jijing;Li Rongbai
  • 通讯作者:
    Li Rongbai
Identification of Major Locus Bph35 Resistance to Brown Planthopper in Rice
水稻抗褐飞虱主位点Bph35的鉴定
  • DOI:
    10.1016/j.rsci.2020.04.006
  • 发表时间:
    2020-05
  • 期刊:
    Rice Science
  • 影响因子:
    4.8
  • 作者:
    Zhang Yuexiong;Qin Gang;Ma Qianqian;Wei Minyi;Yang Xinghai;Ma Zengfeng;Liang Haifu;Liu Chi;Li Zhenjing;Liu Fang;Huang Dahui;Li Rongbai
  • 通讯作者:
    Li Rongbai

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其他文献

利用分子标记辅助选择培育水稻广亲和保持系
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华南常用籼稻亲本稻瘟病抗性评价及抗性基因鉴定
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  • 通讯作者:
    李孝琼

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张月雄的其他基金

水稻凝集素蛋白OsJRL1调控褐飞虱抗性的分子机制
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    地区科学基金项目

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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

        graph TD
          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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