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  • ·常規信息
    基因(座)名稱稻瘟病抗性基因
    Pyricularia oryzae resistance-21
    基因符號pi21
    所在染色體4 (已克隆)
    供體材料Owarihatamochi

    pi21,稻瘟病抗性QTL,來自品種"Owarihatamochi",表現出田間抗性。

    【基因的發現、命名和定位】

    利用SSR 標記和RFLP 標記,4 個抗稻瘟病QTLs 從田間抗性品種Owarihatamochi 得到鑒定,分別位于第4、第9 和第12 染色體上,它們共可解釋66.3% 的田間抗性變異。利用回交系,一個效應最大、貢獻率達45.7% 的QTL 定位于第4 染色體上兩個分子標記G271~G317 之間,遺傳圖距分別是5.0cM 和8.5cM。該QTL 命名為Pi-21 ,是第一個被定位的隱性抗瘟性基因位點(Fukuoka and Okuno, 2001)。

    【表型特征】

    攜帶隱性pi21 等位基因的近等基因系AA-pi21對10 種稻瘟病病菌具有抗性,但抗性沒有專一抗病性的R 基因強。與敏感品種Aichiasahi(AA) 相比,AA-pi21 的病斑較小。

    【基因克隆與生物學功能分析】

    野生型的Pi21 cDNA 全長1109bp,包含有3 個外顯子,編碼一個由266 氨基酸組成的蛋白產物,產物富含脯氨酸,包含重金屬結合結構域和蛋白互作結構域等功能域。與感病品種相比,抗病品種Owarihatamochi 的pi21 基因中分別有21bp 和48bp 的缺失,這是造成抗感差異的原因所在。

    AA-pi21 中菌絲侵入寄主細胞的速率與敏感品種AA 沒有顯著差異,但是在AA-pi21 中菌絲的生長速率顯著低于在敏感品種AA 中的生長速率,說明pi21 是非小種專一性抗病基因,它激發的是一種慢速抗病反應,而這種低速誘導的抗病反應可能是一種新的持久抗病反應機制。pi21 等位基因不影響對其他真菌性病菌和細菌性病菌的抗性感病等位基因Pi21 負調節抗病性,而抗病等位基因pi21 是功能喪失型突變(Fukuoka et al., 2009)。

    Pi21 還與基礎抗病性有關。在接種毒性病菌后,與致病性相關基因在攜帶有抗病等位基因pi21 的植株中表達量要高于在攜帶有感病等位基因Pi21 的植株中的表達量,而接種非毒性菌株兩者則沒有差異,說明Pi21 在響應毒性菌株中發揮作用。將抗病等位基因pi21 片段導入水稻優良品種中,在提高持久抗病性的同時,稻米的食用品質下降,這是由于與pi21 基因緊密連鎖的一個基因引起,而pi21 基因本身并不影響稻米的食用品質(Fukuoka et al., 2009)。

    【相關登錄號】
    cDNAs及其產物:AB430852
    參考基因組位點:Os04g0401000(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os04g32850(本地MSU-RGAP
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    ·遺傳(物理)圖譜
    #圖譜名稱連鎖群開始位置終止位置
    1日本晴序列注釋圖譜(2008)41966353819664474
    ·ONTOLOGY及相關基因
    表型特征葉瘟抗性(TO:0000468)
    生物進程真菌刺激應答(GO:0009620)
    形態構造秧苗期(GRO:0007047), 分蘗期(GRO:0007049), 維管葉(PO:0009025)
    ·參考文獻
    1Shuichi Fukuoka;Norikuni Saka;Hironori Koga;Kazuko Ono;Takehiko Shimizu;Kaworu Ebana;Nagao Hayashi;Akira Takahashi;Hirohiko Hirochika;Kazutoshi Okuno;Masahiro Yano
      Loss of Function of a Proline-Containing Protein Confers Durable Disease Resistance in Rice
      Science, 2009, 325(5943): 998-1001
    2S.Fukuoka;K.Okuno
      QTL analysis and mapping of pi21, a recessive gene for field resistance to rice blast in Japanese upland rice
      Theoretical and Applied Genetics, 2001, 103(2-3): 185-190
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