一个水稻稻瘟病抗性位点‘Pi-jx’及其Indel标记引物和育种应用制造技术

本发明专利技术公开了一个水稻稻瘟病抗性位点‘Pi‑jx’及其Indel标记引物和育种应用。该发明专利技术利用自然品种作为定位群体，通过全基因组关联分析的方法在水稻第12号染色体上定位到一个新的稻瘟病抗病遗传位点‘Pi‑jx’。在此基础上，利用基因组混合池Mutmap方法在抗病/感病品种F2分离群体中进一步验证Pi‑jx位点的可靠性。最后，针对抗病位点附近基因组序列设计多态性Indel分子标记，通过分子标记辅助选择将Pi‑jx导入到感病品种中，提高受体亲本稻瘟病抗性。本发明专利技术Pi‑jx抗病位点的定位以及育种应用为培育稻瘟病广谱抗性品种提供了新的基因资源。

【技术实现步骤摘要】
一个水稻稻瘟病抗性位点‘Pi-jx’及其Indel标记引物和育种应用
本专利技术公开了一个水稻稻瘟病抗性位点‘Pi-jx’及其引物和育种应用,属于作物遗传育种

技术介绍
稻瘟病是威胁世界水稻安全生产的最主要真菌类病害之一，全球每年由稻瘟病引起的稻谷减产达10％-30％(SkamniotiandGurr2009)。我国近年来稻瘟病在西南、长江中下游和东北等稻作区持续大爆发，给我国水稻安全生产带来了巨大危害(Wuetal.2016)。利用抗病基因、培育抗病品种是防治此类病害最为经济有效的方法。目前水稻中已鉴定了数目众多的抗病基因，但不同抗病基因间抗性效应存在较大差异，大多数抗病基因抗谱较窄。目前，已报道的广谱抗病基因，仅有Pi1、Pi2、Pi5、Piz、Pi9、Pizt、Pi33和Pigm。但是在实际生产应用中由于稻瘟病菌生理小种多，致病性分化、变异频繁，利用单一抗性基因培育的抗病品种往往应用较短时间便会快速“丧失”抗性而成为感病品种，例如Piz基因座的Pigm、Pi2、Pi9、Pizt等基因在多年应用后，抗性呈逐年下降趋势。因此，如何快速鉴别新的抗病基因，对培育抗病品种、保障水稻安全生产具有重要现实意义和实践应用价值。传统稻瘟病抗病位点的遗传鉴定是通过构建F2、重组自交系等分离群体来定位目标基因，缺点是群体构建费时、作图精度低、成本高。GWAS是基于基因组测序的鉴定表型与基因型连锁关系的技术方法，可以直接利用自然群体快速定位目标基因，并且在高密度分子标记帮助下，可以直接鉴定功能基因突变位点，具有快速、高通量、精度高等优点。但是，GWAS定位结果存在一定假阳性问题，如何通过其他方法验证GWAS定位结果是需要考虑的关键技术问题。本专利技术首次将GWAS和基因组混合池Mutmap定位技术集成在一起，在利用GWAS定位自然群体中的稻瘟病抗病位点后，通过基因组混合池Mutmap方法进一步验证该位点的真实抗病效用。此外，定位的抗病位点通过分子标记辅助选择的方法改良受体亲本抗性水平。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对现有技术的上述不足，提供一个新的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’。本专利技术的另一目的是提供该抗稻瘟病位点的应用。本专利技术的又一目的是提供该抗稻瘟病位点的Indel标记引物及其应用。本专利技术的目的可通过以下技术方案实现：一个稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’，该位点位于12号染色体的23.13-23.22Mb区间，LOD值＝9.34；其中-log(P)值最高的SNP物理位置在23,311,775bp处，-log(P)值为10.8，抗病基因型为“A”，感病基因型为“G”。本专利技术所述的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’在抗稻瘟病分子辅助育种中的应用。所述的应用，优选通过分子标记辅助选择的方法将稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’抗病基因型导入到感病品种中，改良受体亲本的稻瘟病抗性。本专利技术所述的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’的Indel标记引物在抗稻瘟病分子辅助育种中的应用。本专利技术所述的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’的Indel标记引物在抗稻瘟病分子辅助育种中的应用。一种快速定位水稻稻瘟病抗病位点的方法，包括以下步骤：1)选择来自江苏、浙江、安徽、山东、天津等省的199份粳稻品种用于简化基因组测序。2)基因组测序数据用于分析单核苷酸多态性(singlenucleotidepolymorphism，SNP)获得每个品种的基因型。3)利用从稻瘟病生理小种接种以上测序品种，获得每个品种的抗病表型。抗性调查和病级调查标准如MacklllDJ；BonmanJM(1992)Inheritanceofblastresistanceinnear-isogeniclinesofrice.Phytopathology,82:746-749.记载的方法进行。4)利用Tassel(version5.2)软件中的混合线性模型开展品种基因型与表型间的关联分析，获得关联程度最高的抗病位点(-log(P)值最高)和抗/感基因型。5)将携带抗病基因型的品种与感病品种杂交构建F2分离群体，并用‘R5-1’生理小种接种F2分离群体，从中分离出抗、感表型的单株用于构建极端表型混合测序池，通过基因组混合池Mutmap方法验证以上GWAS定位位点的可靠性。6)根据以上定位位点附近的基因组序列设计Indel标记，通过分子标记辅助选择的方法将抗病基因型导入到感病品种中，实现受体亲本的稻瘟病抗性改良。其中，作为本专利技术方法的优选，步骤2)获得品种基因型后，剔除基因型与日本晴差异度达30％的品种。作为本专利技术方法的优选，步骤3)、5)中所述的抗性调查和病级调查标准如MacklllDJ；BonmanJM(1992)Inheritanceofblastresistanceinnear-isogeniclinesofrice.Phytopathology,82:746-749.记载的方法进行。作为本专利技术方法的优选，步骤4)中所述的全基因组关联分析如BradburyPJ,ZhangZ,KroonDE,CasstevensTM,RamdossY,BucklerES.(2007)TASSEL:Softwareforassociationmappingofcomplextraitsindiversesamples.Bioinformatics23:2633-2635.记载的方法进行。作为本专利技术方法的优选，步骤4)中关联程度标准的-log(P)阀值为7.2。作为本专利技术方法的优选，步骤5)中所述的混合池分组分析方法如MutMap-Gap:whole-genomeresequencingofmutantF2progenybulkcombinedwithdenovoassemblyofgapregionsidentifiesthericeblastresistancegenePii.Newphytologist,DOI:10.1111/nph.12369.记载的方法进行。作为本专利技术方法的优选，步骤5)中用于每个极端表型混合测序池的F2单株数为80。本专利技术的有益效果在于：1)提供了一个新的稻瘟病抗性位点‘Pi-jx’本研究将GWAS以及基因组混合池Mutmap定位技术集成在一起，不仅利用了GWAS快速定位抗病遗传位点的优点，同时利用混合池Mutmap方法来验证GWAS定位区间的正确性，在缩短定位时间的同时也保证了稻瘟病抗性位点‘Pi-jx’的正确性。2)提供了可用于改良品种稻瘟病抗性的分子标记在本技术专利技术中定位了一个新的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’，该区间在其他专利技术中未见报道。通过‘Pi-jx’位点附近基因组序列开发的分子标记，将‘Pi-jx’位点导入到感病品种07GY31中后可显著提高导入系的苗期抗性水平，该位点的发现为培育广谱抗病品种提供新基因资源。附图说明图1GWAS以及基因组混合池Mutmap方法分别鉴定自然群体、F2分离群体中的抗病位点A：GWAS定位199份粳稻品种中的抗病遗传位点；B：混合池测序Mutmap法定位秀水134(抗病)/日本晴(感病)F2分离群体中的抗病位点。图1说明GWAS和基因组混合池Mutmap方法均可以检测到位于水稻第12号染色体的23.0-23.4Mb区间的稻瘟病抗性位点‘Pi本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一个稻瘟病抗病位点‘Pi‑jx’，其特征在于该位点位于12号染色体的23.13‑23.22Mb区间，LOD值＝9.34；其中‑log(P)值最高的SNP物理位置在23,311,775bp处，‑log(P)值为10.8，抗病基因型为“A”，感病基因型为“G”。

【技术特征摘要】
1.一个稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’，其特征在于该位点位于12号染色体的23.13-23.22Mb区间，LOD值＝9.34；其中-log(P)值最高的SNP物理位置在23,311,775bp处，-log(P)值为10.8，抗病基因型为“A”，感病基因型为“G”。2.权利要求1所述的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’的Indel标记引物，其特征在于上游引物如SEQIDNO.1所示，下游引物如SEQIDNO.2所示。3.权利要求1所述的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’在抗稻瘟病分子辅助育种中的应用。4.根据权利要求3所述的应用，其特征在于通过分子标记辅助选择的方法将稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’抗病基因型导入到感病品种中，改良受体亲本的稻瘟病抗性。5.权利要求2所述的稻瘟病抗病位点‘Pi-jx’的Indel标记引物在抗稻瘟病分子辅助育种中的应用。6.一种快速定位水稻稻瘟病抗病位点的方法，包含以下具体步骤：1)选择来自不同地区的199份或以上的粳稻品种用于简化基因组测序；2)简化基因组测序数据用于分析单核苷酸多态性，获得每个品种的基因型；3)利用稻瘟病生理小种接种以上199份粳稻品种进行苗期抗病鉴定，获得每个品种的抗病表型；4)利用Tasselversion5.2软件中的混合线性模型开展品种基因型与表型之间的全基因组关联分析，获得关联程度最高的抗病位点-log(P)值最高和抗/感基因型；5)将携带抗病基因型的品种与感病品种杂交构建F2分离群体，并用‘R5-1’生理小种接种F2分离群体，从中分离出抗、感表型的单株用于构建极端表型混合测序池，通过基因组混合池Mutmap方法验证...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖宁，李爱宏，吴云雨，余玲，戴正元，王志平，刘广青，潘存红，李育红，周长海，黄年生，张小祥，季红娟，蒋敏，
申请(专利权)人：江苏里下河地区农业科学研究所，
类型：发明
国别省市：江苏,32