水稻抗稻瘟病基因研究进展

王丹　曹志　肖应辉

摘 要 水稻（Oryza sativa）作为世界上主要的粮食作物之一，它的生产关系粮食安全。稻瘟病是由真菌病原物Magnaporthe oryzae引起的，是水稻最严重的病害之一，严重威胁着世界的粮食生产。简述国内外水稻抗稻瘟病基因的研究进展，

关键词 水稻；稻瘟病；抗性基因

中图分类号：S511 文献标志码：B 文章编号：1673-890X（2015）30-0-03

水稻（Oryza sativa）作为世界上主要的粮食作物之一，它的生产关系粮食安全。稻瘟病是由真菌病原物Magnaporthe oryzae引起的，是水稻最严重的病害之一，严重威胁着世界的粮食生产[1]。据统计，从1975-1990 年间，全世界由稻瘟病导致的水稻产量损失高达1.57亿t[2]。自20世纪末以来，我国稻瘟病每年发生面积均超过380万hm2，所造成的产量损失达数亿公斤每年[3]。实践证明，控制此病害最经济、有效和环保的方法是利用寄主的抗性培育和种植抗病品种[1，4]，而应用分子标记辅助选择（Marker-assisted Selection，MAS）技术将多个具有不同抗谱的稻瘟病抗性基因聚合到同一个品种中，是培育具有持久抗瘟性品种的有效措施之一[5]。

1 稻瘟病的抗性遗传

稻瘟病抗性可分为两种类型：完全抗性和部分抗性。完全抗性是指寄主与病原菌之间以一种不亲和的方式互作，病原菌不能在寄主上完成生长世代；这种抗性一般是由单个主效抗病基因控制的，这种抗性对病原菌具有小种专一性，在特定的品种中抗性的寿命有限，原因是它对病原菌进化的选择压很大。而部分抗性是指寄主与病原菌以一种亲和方式互作，但其能减轻病原菌的侵染程度；一般认为，部分抗性是由多个基因控制的[6]，每一个微效基因又称为数量性状基因座QTL。

2 稻瘟病抗性基因定位与克隆

20世纪60年代中期，日本率先开展了水稻抗稻瘟病基因的遗传研究，并取得了一系列的研究成果。随着分子生物学的不断发展，各种类型分子标记的开发和应用，推动了水稻稻瘟病抗性基因定位与克隆研究迅速发展。截至目前，已至少报道了69个抗稻瘟病位点和83个主效基因，这些抗性基因或主效QTL大多被精细定位。其中，Pib、Pita、Pi9、Pi2、Piz-t、Pid2、Pi36、Pi37、Pik-m、Pid3、Pi-t、Pi5、Pish、Pi54、Pik、Pik-p、Pia、Pi25、Pi1、 Pi56、Pi63、PiCO39、Pi64、Pi50、pi21和Pb1等26个基因被成功克隆，这些基因分布于除第3 染色体外的其余11条染色体上，其中第6、11和12染色体分布最多。稻瘟病抗性基因在染色体上往往成簇分布，如Pi2、Pi9和Piz-t同为Piz位点上的复等位基因，Pi1、Pik-h/Pi54、Pik-m和Pik-p同为Pik位点上的复等位基因，Pid3与Pi25等位，Pia与PiCO39等位。

第6染色体Pi9/2位点是稻瘟病抗性基因密集区域，到目前为止至少有10个以上的基因被定位，分别是Pigm、Pi2、Piz–t、Pi2–2、Pi9、Pi26、Pi40、Pi50、Piz和qBR6。广谱抗稻瘟病基因Pi9首先由Amante Bordeos等[7]从小粒野生稻导入栽培稻中并命名，并获得了与之紧密连锁的RFLP标记RG64和R2132，遗传距离分别2.8cM和2.7cM；后被精细定位于水稻第6染色体短臂的NIP基因和PK基因之间。在抗谱表现方面，Pi9抗谱相当广，对来自13个国家的43个稻瘟病菌株均表现出很高的抗性。Qu等利用图位克隆方法最终克隆了Pi9[8]。Pi2为Pi9同一位点上的抗瘟基因，Mew[9]、Yu[10]和吴金红[11]等的研究将抗性基因Pi2（t）最终定位在标记RG64和AP22之间，遗传距离分别是0.9cM和1.2cM。Zhou等利用图位克隆方法克隆了Pi2，Pi2和Pi9同源性很高，只存在几个氨基酸的差异，抗谱也只有几个稻瘟菌生理小种差异[12]。吴建利等在谷梅2号第6号染色体定位了2个抗稻瘟病基因Pi-25和Pi-26。Pi-25对中国稻瘟菌菌系92-183（小种ZC15）有较强的叶瘟和穗瘟抗性，定位于水稻第6染色体标记A7和RG456之间，图距分别是1.7cM和1.5cM；Pi-26对菲律宾稻瘟菌菌系Ca89有较强的叶瘟抗性，定位于水稻第6染色体上标记B10和R674之间，图距分别是5.7cM和25.8cM[13]。此外，江南等研究发现，分子标记AP4007、AP4791、AP5659-5和AP5930与谷梅2号中的主效抗病基因共分离[14]。Deng[15]等通过开发新的标记，定位了谷梅4号中的广谱抗性基因Pigm，将其定位在水稻第6染色体上CAPS标记C5483与C0428之间的70kb区间内，与广谱抗性基因Pi2/Pi9紧密连锁或等位。此外，他还发现Pi26基因可能也在同一位点。王悦[16]等对天津野生稻中的主效抗稻瘟病基因Pi2–1进行了定位，将其定位在第6号染色体上Pi9/2位点，位于SSR标记AP5659–5和RM7213之间，与两标记的遗传距离分别为0.9cM和1.4cM。

此外，黄红梅[17]将湘资3150中的抗稻瘟病基因Pi47定位在第11染色体上，位于标记RM224和RM206之间。而后史学涛[18]对湘资3150中的抗稻瘟病基因Pi47进行了精细定位，将Pi47定位在水稻第11染色体长臂端，位于SSR标记RM224和STS标记K134之间；而后又通过开发新的分子标记，最终将Pi47定位在CAPS标记S32和K33之间，与两标记的遗传距离分别为0.21 cM和0.03 cM，分子标记S10与其共分离。

Rybka等利用RFLP标记和RAPD标记定位了位于第十二号染色体中部的两个抗稻瘟病基因Pi-ta2和Pi-ta，它们是紧密连锁的，后来对两个基因进行深入研究发现含有Pi-ta2基因的水稻品种都具有Pi-ta基因，Tetep等通过接种实验发现Pi-ta2 比Pi-ta抗谱更广。Wu等从1440个RAPD引物产物中发现了3个标记与目的基因Pi-ta的遗传距离小于0.5cm，为Bryan等最终克隆该基因奠定了良好的基础[19]。此外，王悦等又将天津野生稻中另一个主效抗稻瘟病基因Pi51（t）定位在第12染色体上位于标记RM5364和RM27990之间，与两标记的遗传距离分别为0.4 cM和0.8cM[20]。此外，黄红梅将湘资3150中的另一主效抗稻瘟病基因Pi48定位在第12染色体上，位于标记RM5364和RM7102之间4.2cM的区间内[21]。刘杨对Pi48基因进行了精细定位，将Pi48定位于第12号染色体着丝粒附近，标记LY-2与Pi48之间的遗传距离只有0.025cM左右，并且该标记与Pi48共分离[22]。

随着对稻瘟病抗病基因和致病机理以及抗病基因在寄主和病原菌之间相作深入研究，对水稻抗稻瘟病侵染全过程的详细了解以及新生物技术手段发展和应用，一定能够将稻瘟病的危害逐渐减小的。

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（责任编辑：赵中正）