【摘要】：水稻(Oryza sativa L.)是全球超過(guò)一半人口的主食。褐飛虱(Nilaparvata lugens St?l,BPH)是水稻最為嚴(yán)重的蟲(chóng)害之一�？刂坪诛w虱最為經(jīng)濟(jì)環(huán)保的策略是利用水稻抗性基因培育抗蟲(chóng)品種。目前,水稻中已經(jīng)報(bào)道了30個(gè)抗性基因,其中7個(gè)已被克隆。然而,真正應(yīng)用于育種的基因比較少,且大多數(shù)基因是在不同遺傳背景下鑒定的,其效應(yīng)和育種前景難以準(zhǔn)確評(píng)價(jià)。因而,在本研究中,我們利用圖位克隆的方法發(fā)掘了新的抗性基因,并通過(guò)構(gòu)建分子標(biāo)記輔助選擇(marker-assisted selection,MAS)體系和回交育種,構(gòu)建了前人已定位或克隆的13個(gè)抗性基因在9311背景下的近等基因系(near-isogenic line,NIL),并結(jié)合基因型和抗性表型,準(zhǔn)確區(qū)分和評(píng)價(jià)了這些抗性基因的效應(yīng)。主要結(jié)果如下:利用分子標(biāo)記遺傳連鎖分析,我們?cè)诟邢x(chóng)品種9311和抗蟲(chóng)品種AUS69雜交衍生的F2:3群體中,定位到兩個(gè)主效QTL,并分別暫時(shí)命名為Bph30和Bph31。它們分別位于第4號(hào)染色體長(zhǎng)臂標(biāo)記J63和RM252之間和第11染色體短臂標(biāo)記RM536和RM1355之間,加性效應(yīng)分別為1.56和1.14,LOD值分別為9.46和6.18,解釋的表型變異分別為11.65%和5.95%。通過(guò)重組單株的篩選及其基因型和表型分析,我們最終把Bph31定位在標(biāo)記11-165和In88之間(400 kb)。通過(guò)參考序列日本晴在此區(qū)段的基因注釋,我們找到了兩個(gè)卷曲螺旋(coiled-coil,CC),核苷酸結(jié)合位點(diǎn)(nucleotide-bingding site,NBS),亮氨酸重復(fù)(leucine-rich repeat,LRR)(CC-NBS-LRR)類基因,分別命名為L(zhǎng)RR1和LRR2。我們測(cè)序并比較兩個(gè)親本9311和AUS69在這兩個(gè)基因上的差異,但只測(cè)通親本AUS69的LRR1的前部分和LRR2的全長(zhǎng)基因。我們對(duì)比了LRR1和LRR2分別在AUS69和日本晴中的氨基酸序列,發(fā)現(xiàn)這兩個(gè)基因在兩品種間都有大量變異,結(jié)果初步表明,LRR1和LRR2可能在AUS69的抗性中起到一定的作用,但還有待遺傳轉(zhuǎn)化的驗(yàn)證。利用MAS和回交育種技術(shù),我們將前人報(bào)道的來(lái)源于9個(gè)供體的13個(gè)褐飛虱抗性基因如RH(Bph3和Bph17)、B5(Bph14和Bph15)、IR54751-1-2-44(QBph3和QBph4)、IR65482-4-136(Bph10)、IR71033-121(Bph20和Bph21)、IR65482-7-216(Bph18)、Swarnalata(Bph6)、Pokkali(Bph9)和BR96(Bph24)等,分別導(dǎo)入到9311中,通過(guò)正向選擇、反向選擇和RICE6K芯片的背景篩選,我們最終得到了13個(gè)9311背景的NILs。我們考查了這13個(gè)NILs的苗期抗性,褐飛虱在NILs上的蜜露分泌量和存活率。結(jié)果顯示,抗性基因的導(dǎo)入顯著地提高了褐飛虱抗性,減少了褐飛虱的蜜露分泌量和存活率。在苗期抗性方面,Bph24-NIL和Bph6-NIL這兩個(gè)家系表現(xiàn)為高抗水平,抗性等級(jí)分別為1.31和1.96;其次是表現(xiàn)為抗的家系Bph3-NIL、QBph3-NIL、Bph15-NIL、Bph9-NIL和QBph4-NIL,抗性等級(jí)分別為2.34、2.09、2.38、2.42和2.49;再次是表現(xiàn)為中抗的家系Bph17-NIL、Bph20-NIL和Bph14-NIL,抗性等級(jí)分別為2.74、3.16和3.37;最后是表現(xiàn)為中感的家系Bph10-NIL、Bph21-NIL和Bph18-NIL,抗性等級(jí)分別為4.73、5.69和6.25。綜合來(lái)看除Bph9外,第4號(hào)染色體上的抗性基因(QBph4、Bph17、Bph15、Bph20、Bph24和Bph6)普遍比第12號(hào)染色體上的抗性基因(Bph10、Bph18和Bph21)在9311背景下表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗性。褐飛虱取食后蜜露的分泌量和存活率的趨勢(shì)基本上與苗期抗性一致。本研究所用的13個(gè)抗性基因中存在三個(gè)基因簇內(nèi),其中已克隆的基因有Bph14、Bph17、Bph18和Bph26。根據(jù)序列比較Bph18和Bph26是的不同等位基因。Bph10和Bph21編碼的氨基酸序列與Bph26完全一樣。Bph9和Bph26在第一個(gè)和第二個(gè)外顯子上有一些氨基酸的不同。QBph3編碼的氨基酸序列跟Bph14的有明顯的差異,它們?cè)贚RR區(qū)域有很多氨基酸的替換。Bph15編碼的氨基酸序列和Bph17完全一致,而QBph4、Bph20和Bph24編碼的氨基酸序列與Bph17相比有一些氨基酸的替換�；谏鲜龌虼貎�(nèi)不同基因NILs的表型和氨基酸序列比較,我們推測(cè)Bph10、Bph21和Bph26,Bph15和Bph17可能是同一個(gè)基因;QBph3和Bph14,QBph4和Bph20可能是不同的等位基因;Bph9、Bph18和Bph26可能是復(fù)等位基因;而B(niǎo)ph24和Bph17可能是不同的基因。
[Abstract]:Rice (Oryza sativa L.) is the staple food for more than half of the world's population. Nilaparvata lugens St? L (BPH) is one of the most serious insect pests in rice. The most economical and environmentally friendly strategy for controlling the brown planthopper is to use rice resistance gene to breed the insect resistant varieties. At present, 30 resistant genes have been reported in rice, of which 7 have been cloned. However, there are fewer genes used in breeding, and most of the genes are identified in different genetic backgrounds, and their effects and breeding prospects are difficult to be accurately evaluated. Therefore, in this study, we have exploited the new resistance gene by using the method of map cloning and constructed the marker-assisted selection, MAS body by molecular marker. The near isogenic line (near-isogenic line, NIL) of 13 resistant genes which have been located or cloned by predecessors in the 9311 background were constructed, and the effects of these resistance genes were accurately distinguished and evaluated by combining with the genotypes and resistant phenotype. The main results are as follows: the molecular linkage analysis of the use of molecular markers, we are in the susceptible variety 9311. In the F2:3 population derived from AUS69 hybrid, two main effects QTL were located, and they were temporarily named Bph30 and Bph31., respectively, between J63 and RM252 on chromosome fourth and eleventh chromosome short arm markers RM536 and RM1355 respectively, the additive effects were 1.56 and 1.14 respectively, LOD values were 9.46 and 6.18, respectively. The variant was 11.65% and 5.95%. through the screening of the recombinant single plant and its genotype and phenotype analysis. We finally located Bph31 between marker 11-165 and In88 (400 KB). We found two curl helix (coiled-coil, CC), nucleotide binding site (nucleotide-bingdin) through the reference sequence of the gene annotation in this section of Japan. G site, NBS), leucine repeat (leucine-rich repeat, LRR) (CC-NBS-LRR) genes, named LRR1 and LRR2., respectively, we sequenced and compared the difference between the two parents 9311 and AUS69 in these two genes, but only measured the front part of the LRR1 and the full length gene. The sequence of amino acids found that the two genes had a large variation between two varieties. The results showed that LRR1 and LRR2 might play a role in the resistance of AUS69, but there was still to be verified by genetic transformation. Using MAS and backcross breeding techniques, we originated 13 brown planthopper resistance genes, such as RH (Bph3), from 9 donors. And Bph17), B5 (Bph14 and Bph15), IR54751-1-2-44 (QBph3 and QBph4), IR65482-4-136 (Bph10), IR71033-121 (Bph20 and Bph21), respectively, through forward selection, reverse selection and background screening of the chip, we finally get 13 9311 backgrounds. NILs. we examined the nectar secretion and survival rate of the 13 NILs seedlings on the NILs, and the results showed that the resistance gene was significantly increased by the resistance gene, and the honeydew secretion and survival rate of the brown planthopper were reduced. In the seedling resistance, the two families of Bph24-NIL and Bph6-NIL were highly resistant and resistant to high resistance. The sex levels were 1.31 and 1.96, followed by the resistant families Bph3-NIL, QBph3-NIL, Bph15-NIL, Bph9-NIL and QBph4-NIL, and the resistance grades were 2.34,2.09,2.38,2.42 and 2.49, and the secondary resistant families were Bph17-NIL, Bph20-NIL and Bph14-NIL, the resistance grade was divided into 2.74,3.16 and 3.37, and the last was the median sense of family Bph10. The resistance genes on chromosome fourth (QBph4, Bph17, Bph15, Bph20, Bph24 and Bph6) were generally more resistant than the resistance genes on chromosome twelfth (QBph4, Bph17, Bph15, Bph20, Bph24 and Bph6) on chromosome fourth. The resistance genes on chromosome twelfth were more resistant to the 9311 background. The secretion of honeydew from the brown planthopper after feeding. The trend of the quantity and survival rate is basically consistent with the resistance of the seedling stage. There are three gene clusters in the 13 resistant genes used in this study, of which the cloned genes are Bph14, Bph17, Bph18, and Bph26., according to the sequence, the.Bph10 and Bph21 encoded amino acid sequences of the different alleles of Bph18 and Bph26 are exactly the same as Bph26.Bph9 and Bph26. The amino acid sequences of different.QBph3 encoded amino acids with some amino acids in the first and second exons are distinctly different from that of Bph14. They have a lot of amino acids in the LRR region and the amino acid sequences encoded by a lot of amino acids are exactly the same as Bph17, while the amino acid sequences encoded by QBph4, Bph20 and Bph24 have some amino acids compared to Bph17. Based on the comparison of the phenotypic and amino acid sequences of different genes NILs in the above gene cluster, we speculate that Bph10, Bph21 and Bph26, Bph15 and Bph17 may be the same genes; QBph3 and Bph14, QBph4 and Bph20 may be different alleles; Bph9, Bph18 and may be complex alleles, and may be different genes.
【學(xué)位授予單位】：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：S435.112.3

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本文編號(hào)：2121172