一个根结线虫抗性基因Mg1及其紧密连锁分子标记的应用制造技术

本发明专利技术属于基因工程技术领域，具体公开了一个根结线虫抗性基因Mg1及其紧密连锁分子标记及应用，所述的根结线虫抗性基因Mg1编码的蛋白为SEQ ID NO.2所示。借助CRISPR/Cas9技术对其进行敲除或者将其转入敏感水稻品种，利用Mg侵染的方法对其抗病能力进行评估，从而最终确定该基因对水稻拟禾本科根结线虫具有抗性。针对该基因设计分子标记引物可以筛选含有抗病基因Mg1的水稻品种。因此，本发明专利技术所述基因可以提高水稻对拟禾本科根结线虫的抗性，减轻线虫危害，保证水稻粮食安全。保证水稻粮食安全。

【技术实现步骤摘要】
一个根结线虫抗性基因Mg1及其紧密连锁分子标记的应用


[0001]本专利技术属于基因工程
，具体涉及一个根结线虫抗性基因Mg1及其紧密连锁分子标记及应用。

技术介绍

[0002]根结线虫是一类重要的植物寄生性线虫，其病害属土传病害，具有传播性强，传播范围广的特点。每年全世界因根结线虫疾病造成的经济损失超过700亿美元(Nicol et al.,2011)，而来自于水稻的损失占其中的20％(Sasser and Freckman,1987)。拟禾本科根结线虫(Meloi dogyne graminicola，简称Mg)又称水稻根结线虫，是水稻生态系统中最普遍的寄生性线虫之一。其分布范围广泛，遍及亚洲、南美洲、北美洲、欧洲、非洲等地，但主要分布在亚种水稻种植区。由于Mg在水稻的根内完成产卵过程，可较好的适应淹水环境，在环境适宜的条件下又可孵化为J2进行二次侵染，且能与其他类型的生物和非生物胁迫如干旱协同作用，因此对水稻高产和稳产造成巨大威胁。并且伴随全球气候变暖、水资源短缺等一系列气候环境问题，水稻的栽培模式必将由传统的水稻淹水灌溉模式趋向于旱稻栽培模式发展，将进一步加重由Mg侵染造成的水稻减产。目前，采用淹水、轮作、施用杀线虫剂等措施能在一定程度上减少Mg对水稻的危害，但这些防治措施同时存在水土资源浪费、效果差、污染环境等不容忽视的缺点。
[0003]目前，已发现的水稻抗Mg品种主要包括非洲栽培稻(O.glaberrima)、长雄野生稻(O.l ongistaminata)(Plowright et al.,1999；Soriano et al.,1999；Cabasan et al.,2012)，展颖野生稻(O.glumaepatula)(Mattos et al.,2019)以及籼稻品种LD24(Dimkpa et al.,2016)、 Shenliangyou 1、Cliangyou 4418(Zhan et al.,2018)等。另外，近期研究发现粳稻品种中花11也对Mg表现出较强抗性(Zhan et al.,2018)。对Mg表现出较强抗性的野生稻品种由于存在低产、杂交不育、后代抗性不稳定等问题一直未被很好的应用，因此常规籼稻和粳稻品种中抗性位点的发掘工作至关重要。Shrestha等(2007)使用Bala和Azucena两个水稻品种构建了遗传作图群体，发现在1、2、6、7、9和11号染色体上存在Mg的抗性QTL s；Jena等(2013)利用Mg敏感品种Annapurna和高抗品种Ramakrishna的重组自交系在水稻3和11号染色体上鉴定到与根结数目和线虫产卵块数目相关的QTLs；Dimkpa等(2016) 通过对全球范围内收集的五个亚洲稻水稻亚群进行Mg接种实验，发现与水稻根结数目相关的QTLs存在染色体1、3、4、5、11和12上；Mhatre等(2017)对印度的Mg抗性品种A bhishek和敏感品种Bangla Patni杂交后代F2群体进行BSA分析，推测在水稻第10号染色体上的标记(HvSSR10
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21)与Abhishek中抗性基因座相关；Phan等(2018)报道了亚洲水稻品种中花11对Mg表现出超敏反应，认为其中的Mg抗性基因为主效、显性抗性基因。La hari等(2019)利用QTL
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seq技术对Mg抗性品种LD24和Khao Pahk Maw与敏感品种Va llone Nano的两个杂交F2群体进行抗性位点分析，发现水稻11号染色体底部23Mbp附近存在一个线虫抗性位点，表明两个品种的抗性归结于同一基因座的渗入。
[0004]到目前为止，有关Mg抗性位点的发掘工作未有明确结论，其抗性基因的克隆工作
还未见报道。因此水稻Mg抗性基因的分离和获得对水稻的抗性育种具有重要的理论和应用价值。

技术实现思路

[0005]本专利技术的一个目的是提供一种拟禾本科根结线虫抗性基因Mg1，所述基因的CDS序列为SEQIDNO.1所示，编码的氨基酸序列为SEQIDNO.2所示。
[0006]本专利技术的另一个目的在于提供了编码SEQIDNO.2所示氨基酸序列的基因在控制水稻拟禾本科根结线虫抗性敏感性中的应用。
[0007]本专利技术的还有一个目的在于提供了与水稻拟禾本科根结线虫抗性性状相关联的分子标记引物，所述的分子标记引物为：WXM1
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F:gaggagtggtcctttgttgaag和WXM1
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R:atagctgctccaaaccacccaac；和/或CR24
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F:tcgtcatgtggtttctggc和CR24
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R：tgttgcagttgcttctgc。
[0008]本专利技术的最后一个目的在于提供了与水稻拟禾本科根结线虫抗性性状相关联的分子标记引物的应用。
[0009]为了达到上述目的，本专利技术采取以下技术措施：
[0010]申请人对来自美国农业部及常规栽培稻和野生稻品种共209个进行了Mg接种抗性品种筛选实验，以其中一个抗线虫粳稻品种ZH11做为研究对象，与线虫敏感籼稻品种乐辉188和明辉63(MH63)分别构建F2作图群体，采用传统的图位克隆的方法，将ZH11中的Mg抗性基因定位至MH15和MH20两个maker之间，最终获得拟禾本科根结线虫抗性基因Mg1基因的cDNA序列，所述的cDNA序列为SEQIDNO.1所示，编码的蛋白质为SEQIDNO.2所示
[0011]本专利技术的保护范围包括：
[0012]编码SEQIDNO.2所示氨基酸序列的基因在控制水稻拟禾本科根结线虫抗性敏感性中的应用，即使用现有技术，例如敲除，沉默或过表达等方式来控制Mg1基因的表达，从而实现对水稻抗性敏感性的控制。
[0013]具体的，将抗病品种Mg1基因利用基因编辑进行突变后会导致抗性丧失；过表达该基因则使水稻对Mg所引起的病害产生特异性的抗病反应。
[0014]针对本专利技术的克隆的新基因，申请人设计了两个分子标记引物，分别为：WXM1
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F:gaggagtggtcctttgttgaag和WXM1
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R:atagctgctccaaaccacccaac；和/或CR24
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F:tcgtcatgtggtttctggc和CR24
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R：tgttgcagttgcttctgc。
[0015]利用上述引物之一或者二者联用，都可用于抗性水稻品种的筛选。
[0016]含有本专利技术编码SEQIDNO.2所示氨基酸序列的基因的水稻还可用于抗拟禾本科根结线虫水稻的育种。
[0017]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0018]将克隆的拟禾本科根结线虫抗性基因Mg1转入感病植物体中，有助于获得新的抗病植物。将具有抗性基因Mg1的水稻与其它感病水稻杂交产生具有抗性的子代植物。克隆的抗病基因能在不同的物种间转移并利用，从而能够克服传统抗病育种中远缘杂交的困难本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种根结线虫抗性蛋白，所述蛋白为SEQ ID NO.2所示。2.编码SEQ ID NO.2所示蛋白的基因。3.根据权利要求2所述的基因，所述的基因为SEQ ID NO.1所示。4.权利要求1所述的蛋白或权利要求2所述的基因在控制水稻对根结线虫敏感性中的应用。5.提高权利要求1所述的蛋白或权利要求2所述的基因的表达量在制备根结线虫抗性水稻中的应用。6.敲减或敲除提高权利要求1所述的蛋白或权利要求2所述的基因的表达量在制备根结线虫敏感性水稻中的应用。7.一种与水稻根结线虫抗性紧密相关的分子...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭晓黎，王小敏，程瑞，黄仁良，
申请(专利权)人：华中农业大学，
类型：发明
国别省市：