全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2015, 41(12): 17791790 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家自然科学基金项目(30871606, 31471758)和国家转基因生物新品种培育重大专项(2014ZX08001)资助。
This study was supported by the National Natural Science Foundation of China (30871606, 31471758) and the Major Project of China on
New Varieties of GMO Cultivation (2014ZX08001).
* 通讯作者(Corresponding author): 雷财林, E-mail: leicailin@caas.cn ** 同等贡献(Contributed equally to this work)
第一作者联系方式: 马建, E-mail: jian.ma2018@aliyun.com; 马小定, E-mail: maxiaoding@caas.cn
Received(收稿日期): 2015-04-09; Accepted(接受日期): 2015-07-20; Published online(网络出版日期): 2015-08-28.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20150828.0915.008.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2015.01779
水稻抗稻瘟病基因 Pi35功能性分子标记的开发及其应用
马 建** 马小定** 赵志超 王 帅 王久林 王 洁 程治军
雷财林*
中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与基因改良国家重大科学工程, 北京 100081
摘 要: 稻瘟病是水稻生产上的严重病害, 利用抗病基因培育抗病品种是控制稻瘟病最经济而有效的措施。在日本,
稻瘟病部分抗性基因 Pi35作为广谱持久抗性基因已广泛应用于水稻育种和稻瘟病防治实践。但是, Pi35基因在我国
的资源和品种中的分布情况不清, 制约了这一重要基因在我国育种实践中的应用, 急需开发实用的分子标记, 并系
统研究该基因在我国的品种及其亲本中的分布情况, 为稻瘟病抗性育种服务。本研究通过比对抗、感品种中 Pi35等
位基因序列, 发现一个能检测抗、感病性差异的特异 SNP (3780 T), 并据此开发了 Pi35基因的功能性分子标记 Pi35-
dCAPS。利用该标记检测了抗源藤系 138的衍生品种 10份、微核心种质 204份和主栽品种 67份, 结合测序鉴定, 确
认 5份藤系 138衍生品种(垦鉴稻 3号、垦鉴稻 6号、垦稻 8号、绥粳 3号和龙粳 34)及 2份微核心种质(粳稻品种抚
宁紫皮粳子和籼稻品种细麻线)携带 Pi35基因。本研究结果为通过分子育种手段高效利用 Pi35基因改良我国水稻(特
别是籼稻)品种的稻瘟病抗性提供了手段。
关键词: 水稻; 稻瘟病; 部分抗性基因; 功能性标记; 分子标记辅助选择
Development and Application of a Functional Marker of the Blast Resistance
Gene Pi35 in Rice
MA Jian**, MA Xiao-Ding**, ZHAO Zhi-Chao, WANG Shuai, WANG Jiu-Lin, WANG Jie, CHENG Zhi-Jun,
and LEI Cai-Lin*
National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement / Institute of Crop Science, Chinese Academy of Agricultural Sciences,
Beijing 100081, China
Abstract: Rice blast is one of the most destructive diseases, and breeding resistant cultivars is considered to be the most eco-
nomical and effective strategy to control this disease. The Pi35 gene shows partial resistance to leaf blast and has been used as a
broad-spectrum and durable resistance source in rice breeding programs in Japan. However, its distribution is not clear in Chinese
rice germplasm and cultivars. For the purpose to facilitate the application of Pi35 in rice breeding programs in China, we com-
pared the coding sequences of Pi35 alleles in multiple resistant and susceptible rice cultivars, found a specific nucleotide 3780T
which was only present in the functional resistance allele of Pi35, and further developed a Pi35 functional marker (Pi35-dCAPS).
Among 281 rice accessions including 10 Fukei 138-derived japonica cultivars, 67 leading cultivars, and 204 accessions of rice
mini-core collection of Chinese germplasm, five Fukei 138-derived cultivars (Kenjiandao 3, Kenjiandao 6, Kendao 8, Suijing 3,
and Longjing 34) and two mini-core accessions (japonica cv. Funingzipijingzi and indica cv. Ximaxian) were detected to possess
the intact Pi35 gene by using the Pi35-dCAPS marker in combination with the genomic sequencing of Pi35. These results will
greatly facilitate the utilization of Pi35 in rice breeding programs by marker-assisted selection.
Keywords: Rice; Blast disease; Partial resistance gene; Functional marker; Marker-assisted selection
1780 作 物 学 报 第 41卷


稻瘟病是水稻生产上最主要的病害之一, 严重
影响稻谷的产量和质量[1]。利用寄主抗病基因培育
并种植抗病品种是控制稻瘟病最安全、经济和有效
的措施[2]。水稻对稻瘟病的抗性可被划分为完全抗
性(或称质量抗性、主效基因抗性、垂直抗性等)和部
分抗性(或称数量抗性、微效基因抗性、田间抗性
等)[1,3]。完全抗性能完全抵抗稻瘟病菌的侵染和繁殖
而表现高度抗性, 一般受单个或几个主效基因控制,
这类抗性具有很强的小种专化性, 容易随着小种的
变化而丧失[1,4-5]。部分抗性一般被视为数量性状, 它
不能阻止稻瘟病菌的侵染, 但可以减少病原菌在寄
主体内的增殖, 起到降低病斑数目和病斑大小而减
轻病害的作用。大多数部分抗性受多个微效基因或
数量性状位点(quantitative trait loci, QTL)控制, 无
明显的小种专化性, 具有这类抗性的水稻品种往往
因其降低了对病原菌的选择压而保持稳定和持久的
抗性[4,6-7]。因此, 提高部分抗性水平一直是水稻抗稻
瘟病育种的一个重要目标[4,8]。
随着分子生物学和 QTL定位技术的发展, 水稻
稻瘟病抗性基因研究取得很大进展, 迄今已鉴定和
定位 90 多个完全抗性基因及 300 多个抗性 QTL 或
部分抗性基因, 克隆了 Pia、Pib、Pita、Pi1、Pi2、
Pi5、Pi9、Pi36、Pi37、Pi54、Pi64、Pi-d2、Pi-d3、
Pik、Pik-m、Pik-p、Pik-h、Pish、Pit、Piz-t 等 20
个完全抗性基因, 以及 pi21、Pb1、Pi63和 Pi35等 4
个部分抗性基因 (http://www.ricedata.cn/gene/gene_
pi.htm)[7,9-12]; 并开发了针对 Pita[13]、Pib[14]、Pik[15]、
Pik-m[15]、Pik-p[16]、Pi1[17]、Pit[18]、Pi5[19]、Pi25[20]、
Pi54[21]和 Pi64[22]等 11个完全抗性基因的功能性标
记。Pi35是最近被克隆的一个稻瘟病部分抗性基因,
是 Pish的等位变异基因[7]。携带 Pi35基因的粳稻品
种北海 188 (Hokkai 188)和藤系 138 (Fukei 138)在日
本自育成 30多年来一直保持稳定的高水平的叶瘟抗
性[6-7,23]; 其中, 藤系 138在上世纪 80年代中期被引
入黑龙江、吉林等省的有关育种单位, 并以之作为
抗性亲本培育了一批推广品种[24]。但是, Pi35 基因
在我国的资源和品种中的分布情况不清, 制约了这
一重要基因在我国育种实践中的应用, 急需开发实
用的分子标记, 并系统研究该基因在我国的品种及
其亲本中的分布情况 , 为稻瘟病抗性育种实践服
务。本研究拟通过测序和比对多个抗病和感病水稻
品种的 Pi35等位基因序列, 在开发出 Pi35基因特异
功能性分子标记的基础上, 对我国水稻核心种质资
源和部分育成品种进行鉴定, 以期发掘携带 Pi35 基
因的新种质, 推进我国水稻(特别是籼稻)品种的稻
瘟病持久抗性育种工作。
1 材料与方法
1.1 水稻材料
供试水稻材料包括抗性品种藤系138, 感病对
照品种丽江新团黑谷(LTH)和日本晴; 藤系138的衍
生品种10份(垦鉴稻3号、垦鉴稻6号、垦稻8号、垦
稻12、垦稻16、绥粳3号、龙花00-835、龙粳10号、
龙粳13和龙粳34); 水稻微核心种质204份及主栽培
品种67份(见附表)。其中, 藤系138和微核心种质由
中国农业科学院作物科学研究所国家农作物种质资
源平台水稻中期库提供 , 藤系138的衍生品种由黑
龙江农垦科学院水稻研究所和黑龙江省农业科学绥
化分院提供, 67份水稻主栽培品种由中国水稻研究
所国家水稻种质资源中期库提供, 品种LTH和日本
晴为本实验室保存的材料。
供试稻瘟病菌株包括日本致病性稳定菌株Ken
54-20(小种003)和Ken 53-33(小种137.1), 用于藤系
138及Pi35基因的部分抗性评价[6-7,23,25]。
1.2 稻瘟病抗性评价
将供试水稻材料浸种至露白后, 穴播于装有草
炭土的塑料育苗盘(54 cm  28 cm  4 cm, 60穴), 每
穴10~15粒种子, 重复3次。待稻苗长至二叶一心叶
时, 用木村营养液B[26]定期浇灌。待稻苗生长至四叶
一心时喷雾接种稻瘟病菌[27]。7 d后, 参考Mackill和
Bonman[5]的标准调查病情。0级为无任何病斑; 1级为
直径小于0.5 mm的褐色斑点; 2级为直径0.5~1.0 mm
的褐色病斑; 3级为直径1~3 mm的圆形或椭圆形病
斑, 中央灰白色, 边缘褐色; 4级为典型的纺锤形病
斑, 直径3 mm或更长, 病斑无融合或稍有融合; 5级
为同4级病斑, 但病斑融合, 叶片的上半部枯死。0~1
级视为抗病 (R), 2级视为中抗 (MR), 3级视为中感
(MS), 4~5级视为感病(S)。
1.3 DNA提取、PCR及扩增产物酶切
利用CTAB法 [28]提取叶片基因组总DNA。PCR
体系为20 μL, 包括10 μL 2×PCR buffer for KOD
FX、4 μL dNTP (2 mmol L–1 each)、1 μL Primers (10
mmol L–1, F+R)、 0.4 μL KOD FX (1 U μL–1,
TOYOBO)、2 μL基因组DNA (100 ng μL–1)和2.6 μL
ddH2O。PCR程序为94℃ 2 min; 98℃ 10 s, 59℃ 15 s,
68℃ 0.5~8.0 min (依片段大小而定, 1 kb min–1), 35个
第 12期 马 建等: 水稻抗稻瘟病基因 Pi35功能性分子标记的开发及其应用 1781


循环; 68℃延伸5 min。酶切反应体系为25 μL, 包括20
μL PCR产物、2 μL的10×FastDigest green buffer、1 μL
的Tai I内切酶 (Thermo Scientific, USA)和2 μL的
ddH2O, 65℃酶切3 h。PCR产物由北京博迈德生物有
限公司测序 , 用DNAMAN软件 (http://www.lynnon.
com/)拼接。酶切产物经2.5%琼脂糖凝胶电泳检测。
1.4 基因序列分析与标记开发
从Gramene网站(http://www.gramene.org/)获得
Pish基因序列(Os01g0782100, 登录号为NM_001185663.1),
从 NCBI数据库 (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/)获得
Pi35基因序列(登录号为FW369319.1)。从感病品种
丽江新团黑谷(LTH)中扩增出这2个基因的等位变异
序列。利用软件dCAPS Finder 2.0 (http://helix.wustl.
edu/dcaps/dcaps.html) 和 NCBI 网 站 程 序 Primer-
BLAST (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/tools/primer-blast/
index.cgi?LINK_LOC=BlastHome)设计 dCAPS标记
和PCR扩增用引物(表2), 引物由上海英潍捷基贸易
有限公司合成。

表 2 本研究所用的 PCR引物序列
Table 2 PCR primer sequences used in this study
引物名称
Primer name
正向引物
Forward primer (5′–3′)
反向引物
Reverse primer (5′–3′)
目的片段长度
Expected size
(bp)
内切酶
Endonuclease
Pi35 TCCATGGCGGAGGTGGTGTTGGCTG AGAGCAAATCTTGGGGTGTCTGCAA 4041
Pi35-dCAPS GCCGTCCTCCCTCCAGCATATATGTATACG GGTGTCTGCAAAACAAAGGAAACGTGAAG 272 Tai I
Pi35-C CCTTCATCCCTCAACGTTTTTGTCTCCAAG ATCGGTATGGAACACTCCAATCCAACTTGT 7796
Pi35-RT CATCTCTACCAGATCTGCCGTC GACAAACACTTGTACAGTAGCAT 605
OsActin TCCATCTTGGCATCTCTCAG GGTACCCTCATCAGGCATCT 338

1.5 RNA提取和 RT-PCR方法
利用ZR Plant RNA MiniPrep Kit (ZYMO, USA)
提取水稻幼苗总RNA, 用DNase I (TaKaRa, 大连)消
化基因组DNA 30 min。取5 μg总RNA合成第1链
cDNA (TransScript One-Step gDNA Removal and
cDNA Synthesis SuperMix试剂盒, TransGen Biotech,
北京)。采用RT-PCR方法检测基因的表达情况, PCR
体系含10 μL 2× PCR buffer for KOD FX, 4 μL dNTP
(2 mmol L–1 each), 1 μL Primers (10 μmol L–1, F+R),
0.4 μL KOD FX (1 U μL –1, TOYOBO), 1 μL反转录产
物 , 3.6 μL ddH2O; 反应程序为94℃ 2 min; 98℃
10 s, 57℃ 15 s, 68℃ 45 s, 28~33个循环; 68℃ 5 min,
4℃保存; 用1.5%的琼脂糖凝胶电泳检测, 紫外光下
照相。
2 结果与分析
2.1 品种藤系 138中 Pi35基因的确认
Pi35基因克隆自日本品种北海188[7]。藤系138
是北海188的衍生品种(图1), 它继承了北海188的高
水平部分抗性(图2)。之前的研究认为, 藤系138的抗
性由一个主效基因控制 , 可能为Pi35基因 , 但缺乏
更进一步的证据 [6,23]。为确认藤系138携带的就是
Pi35基因 , 我们利用引物Pi35-F/R (表2)对藤系138
的基因组DNA进行PCR扩增、测序、拼接和序列比
对, 发现扩增出的DNA序列及氨基酸与数据库中公
布的Pi35的序列完全一致(图3)。综合前人[6,23]及本研
究的结果, 我们确信藤系138携带部分抗性基因Pi35,
并将其命名为Pi35-Fukei138。
2.2 Pi35/Pish位点基因序列比对分析
Pi35是Pish的等位变异基因 [ 7 ] , 在日本晴中
Pish /Pi35基因簇包含4个串联的NBS-LRR基因
Os01g0781100、Os01g0781200、Os01g0781700和
Pish[29]。为了设计和开发特异性鉴定Pi35基因的功
能性标记, 我们首先从数据库中获得日本晴中上述
4个基因的编码区DNA序列, 经序列比对发现第一
个基因Os01g0781100与后面3个基因相似性较低(氨
基酸序列一致性分别为65.7%、65.6%和65.5%), 存
在着较多的碱基差异, 因此, 未将该基因用于后续
序列比较。利用引物Pi35-F/R对普感品种LTH[25,29,31]
的基因编码区进行扩增, 所得产物被命名为pi35-LTH
(图3)。利用ClustalW软件对5个基因(Pi35、pi35-LTH、
Pish、Os01g0781200和Os01g0781700)编码的蛋白质
序列分析发现, Pi35与pi35-LTH之间仅在LRR区(位
置589–1289)存在一个氨基酸的差异(C1260W); Pi35
与Pish以及Os01g0781200和Os01g0782100之间在该
位置也存在差异, 第1260位的半胱氨酸为Pi35蛋白
所特有(图3)。进一步利用引物Pi35-C-F/R对7796 bp
(ATG前面2041 bp、3870 bp Pi35编码区和TGA下游
1885 bp)目的基因组片段进行扩增、测序, 结果发现,
1782 作 物 学 报 第 41卷



图 1 藤系 138及其衍生品种系谱图
Fig. 1 Pedigree of the rice cultivar Fukei 138 and its derived cultivars


图 2 藤系 138、日本晴和 LTH对 2个稻瘟病鉴别菌株的反应型
Fig. 2 Phenotypes of Fukei 138, Nipponbare, and LTH to two
Magnaporthe oryzae isolates

抗病品种藤系138和感病品种LTH在包括启动子的
周边序列上没有其他差异。表达分析结果表明, 基
因Pi35、Pish及pi35-LTH在各自的背景品种中均能正
常表达(图4), 不存在其他影响基因表达量的因素。
因此 , 第1260位的氨基酸的差异是Pi35与pi35-LTH
基因抗、感病性差异的决定因素, 可以被用于开发
特异性的功能性标记。
2.3 Pi35基因特异标记的开发与验证
基于藤系 138 和 LTH 在该位点上的序列差异,
开发了一个特异性识别 Pi35 等位基因的标记
Pi35-dCAPS (表 2和图 5)。该标记在藤系 138 (Pi35
供体)、LTH 和日本晴(Pish 供体)中均能扩增出一条
长度为 272 bp的目标片段(图 6-A), 藤系 138的产物
可以被 Tai I酶切成 241 bp和 31 bp两段, 由于缺乏
酶切位点, LTH 和日本晴的产物均不能被切开, 在
琼脂糖电泳胶上清楚地显示出 Pi35 的特异条带(图
6-B)。
2.4 藤系 138衍生品种的 Pi35基因型鉴定
利用 Pi35-dCAPS标记鉴定 10份藤系 138衍生
的粳稻品种(垦鉴稻 3号、垦鉴稻 6号、垦稻 8号、
垦稻 12、垦稻 16、绥粳 3 号、龙花 00-835、龙粳
10 号、龙粳 13 和龙粳 34) (http://www.ricedata.cn/
variety/, 图 1)的 Pi35基因型, 发现其中的 5个(垦鉴
稻 3 号、垦鉴稻 6 号、垦稻 8 号、绥粳 3 号和龙粳
34)可以被 Pi35-dCAPS 标记识别。进一步利用引物
Pi35-F/R对这 5份品种的Pi35等位基因编码区扩增、
测序表明, 上述 5个品种确实含有 Pi35基因(图 7)。
上述结果证实, Pi35-dCAPS和 Tai I组合可以特异地
鉴定不同水稻品种中 Pi35基因的存在。
2.5 Pi35 基因在水稻微核心种质及主栽品种中
的分布
利用 Pi35-dCAPS标记对 204份水稻微核心种质
及 67份水稻主栽品种(附表)进行 PCR检测, 所有供
试材料均可特异地扩增出一条 272 bp 的目标片段,
经限制性内切酶 Tai I酶切这些扩增产物, 仅有 2份
微核心种质材料(抚宁紫皮粳子和细麻线)的 PCR 片
段可以被 Tai I酶切而呈现与藤系 138一致的带型(图
8)。因此, 推断在供试的 271份材料中只有 1份粳稻
材料抚宁紫皮粳子和 1 份籼稻材料细麻线携带 Pi35
基因(见附表)。进一步利用引物 Pi35-F/R 对这 2 份
第 12期 马 建等: 水稻抗稻瘟病基因 Pi35功能性分子标记的开发及其应用 1783



图 3 Pi35/Pish位点基因氨基酸序列比对
Fig. 3 Multiple alignment of deduced amino acid sequences of Pi35/Pish locus
箭头表示 Pi35蛋白中第 1260位特异的半胱氨酸。
Arrow indicates the 1260th specific cysteine of Pi35 protein.
1784 作 物 学 报 第 41卷



图 4 3个等位基因 pi35-LTH、Pish和 Pi35的 RT-PCR分析
Fig. 4 RT-PCR analysis of three allelic genes of pi35-LTH,
Pish, and Pi35

品种的 Pi35 等位基因编码区进行扩增, 经测序、拼
接和比对发现这 2 份品种的基因编码区序列与 Pi35
基因完全一致, 证明这 2份品种确实携带 Pi35基因。
3 讨论
与完全抗性基因相比, 部分抗性基因通常无明
显的小种专化性 , 其抗性表现广谱而持久 , 因此 ,
利用部分抗性基因被视为最有希望能持续控制稻瘟
病的措施[4,6-7,32-36]。目前已报道的 300多个稻瘟病抗
性 QTL 中, 绝大部分在染色体上的定位区间较大,
缺乏紧密连锁的分子标记[37], 尽管已有 4 个部分抗
性基因(pi21、Pb1、Pi63 和 Pi35)被克隆, 但迄今尚
未见其功能性标记开发的报道。这在很大程度上限
制了这些QTL或基因在水稻抗稻瘟病育种中的广泛
应用。有针对性地选择一些重要的主效 QTL或部分
抗性基因, 开发与其紧密连锁的分子标记, 尤其是
基因位点特异性标记和基因功能性标记, 对于精准
鉴定水稻品种的部分抗性基因型, 以及通过基因聚
合手段培育持久抗病品种具有重要意义。
部分抗性基因 Pi35源自日本品种北海188, 该
品种自1961年育成至今一直保持着稳定的高水平叶

图 5 DNA序列多态性和标记 Pi35-dCAPS引物的位置
Fig. 5 DNA polymorphism and positions of primers for Pi35-dCAPS marker
第 12期 马 建等: 水稻抗稻瘟病基因 Pi35功能性分子标记的开发及其应用 1785



图 6 Pi35-dCAPS标记在 3个水稻品种中的多态性
Fig. 6 Genotypic analysis of Pi35-dCAPS marker in three rice
cultivars
A: 酶切前 PCR产物检测; B: Tail酶切后 PCR产物检测;
M: Trans2K DNA ladder。
A: PCR products with Pi35-dCAPS; B: PCR products with
Pi35-dCAPS were digested with Tai I; M: Trans2K DNA ladder.

图 7 Pi35-dCAPS标记对 10份藤系 138衍生品种检测的结果
Fig. 7 Genotypic analysis in ten Fukei 138-derived japonica
cultivars with Pi35-dCAPS marker
A: 酶切前 PCR产物检测; B: Tai I酶切后 PCR产物检测; 泳道
1~11分别为: 藤系 138、垦鉴稻 3号、垦鉴稻 6号、垦稻 8号、
绥粳 3号、龙粳 34、垦稻 12、垦稻 16、龙花 00-835、龙粳 10
号和龙粳 13; M: Trans2K DNA ladder。
A: PCR products with Pi35-dCAPS; B: PCR products with
Pi35-dCAPS were digested with Tai I; 1–17: Fukei 138, Kenjiandao
3, Kenjiandao 6, Kendao 8, Longjing 18, Longjing 34, Kendao 12,
Kendao 16, Longhua 00-835, Longjing 10, and Longjing 13, re-
spectively; M: Trans2K DNA ladder.

图 8 Pi35-dCAPS标记在部分水稻种质资源中检测的结果
Fig. 8 Genotypic analysis in partial rice accessions with
Pi35-dCAPS marker
A: 酶切前 PCR产物检测; B: Tai I酶切后 PCR产物检测; 泳道
1~17分别为: Fukei 138、抚宁紫皮粳子、细麻线、龙化毛葫芦、
高阳淀稻大红芒、水原 300粒、叶里藏花、中楼 1号、卫国、丹
东陆稻、兴国、老光头 83、白毛稻、木樨球、老虎种、有芒早
粳、黄壳早廿日; M: Trans2K DNA ladder。
A: PCR products with Pi35-dCAPS; B: PCR products with
Pi35-dCAPS were digested with Tai I; 1–17: Fukei 138,
Funingzipijingzi, Ximaxian, Longhuamaohulu, Gaoyangdiandao-
dahongmang, Suwonsanbaili, Yelicanghua, Zhonglou 1, Weiguo,
Dandongludao, Xingguo, Laoguangtou 83, Baimaodao, Muxiqiu,
Laohuzhong, Youmangzaojing, and Huangkezaonianri, respectively;
M: Trans2K DNA ladder.

瘟抗性[6-7,23]。由于缺乏北海 188 的种子, 我们通过
对北海 188衍生品种藤系 138中 Pi35等位基因进行
基因组全长测序, 确认了藤系 138携带 Pi35基因。
通过分析高度感病的水稻品种LTH的Pi35等位基因
pi35-LTH 的 DNA 和蛋白质序列 , 发现 Pi35 与
pi35-LTH 之间仅在 LRR 端存在一个氨基酸的差异
(C1260W), 且第 1260 位的半胱氨酸为 Pi35 蛋白所
特有(图 2)。Fukuoka等[7]指出, Pi35基因 LRR端的
多个功能性多态位点 (1053D、 1056S、 1073P 和
1083W)的累积强化了该基因的抗性, 且第 1053 位
的天冬氨酸残基与该基因介导的数量抗性最相关。
在基因组全长测序和基因表达分析的基础上, 我们
通过多次重复测序验证了 pi35-LTH 与 Pi35 序列在
这些位点上并无序列差异(图 3), 我们认为 Fukuoka
等[7]关于“单个抗性基因中多个功能性多态性位点
提高稻瘟病持久抗性”的观点值得商榷 , 推断第
1260位的半胱氨酸是 Pi35蛋白一个功能氨基酸。
基于 Pi35和 pi35-LTH基因 DNA序列本身的一
个差异位点 T3780G, 我们开发了一个可特异鉴定
Pi35基因的功能性分子标记 Pi35-dCAPS, 利用此标
记从 281 份水稻材料(10 份藤系 138 衍生品种、204
份微核心种质和 67 份主栽品种)中鉴定出 7 份含有
Pi35基因的材料, 其中 5份为藤系 138衍生品种(垦
鉴稻 3 号、垦鉴稻 6 号、垦稻 8 号、绥粳 3 号和龙
粳 34), 2份为微核心种质(抚宁紫皮粳子, 细麻线)。
这一结果说明, Pi35 基因在藤系 138 衍生品种以外
的国内水稻种质中分布频率很低, 而在籼稻品种细
麻线中鉴定到 Pi35则为利用该基因改良籼稻品种的
稻瘟病部分抗性提供了便利。
4 结论
证实了水稻品种藤系138携带部分抗性基因
Pi35, 鉴定出一个特异存在于 Pi35基因编码区的碱
基位点3780T, 开发了一个可特异鉴定 Pi35基因的
功能性分子标记 Pi35-dCAPS。利用该标记从281份
国内水稻种质资源中鉴定出7份携带 Pi35基因的种
质, 证实 Pi35基因在除藤系138衍生品种以外的国
内水稻种质中分布频率很低, 而籼稻种质细麻线携
带 Pi35基因则为利用该基因改良籼稻品种的稻瘟病
部分抗性提供了便利。
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附表 供试水稻微核心种质、主栽品种及其 Pi35基因鉴定结果
Supplementary table Screening of the Pi35 gene in the mini-core collection of rice germplasm and contemporary leading cultivars
in China
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
微核心种质 Mini-core collection
抚宁紫皮粳子 Funingzipijingzi J + 红谷 Honggu I –
隆化毛葫芦 Longhuamaohulu J – 三颗寸 Sankecun I –
高阳淀稻大红芒
Gaoyangdiandaodahongmang
J – 山酒谷 Shanjiugu J –
水原 300粒 Suwonsanbaili J – 毫马克(K) Haomake (K) J –
叶里藏花 Yelicanghua J – 文香糯 Wenxiangnuo I –
中楼 1号 Zhonglou 1 J – 毫补卡 Haobuka J –
卫国 Weiguo J – 三磅七十萝 Sanbangqishiluo J –
丹东陆稻 Dandongludao J – 齐头白谷 Qitoubaigu J –
兴国 Xingguo J – 木邦谷 Mubanggu J –
老光头 83 Laoguangtou 83 J – 大弯糯 Dawannuo I –
白毛稻 Baimaodao J – 紫米 Zimi J –
木樨球 Muxiqiu J – 香谷 Xianggu J –
老虎种 Laohuzhong J – 小红谷 Xiaohonggu J –
有芒早粳 Youmangzaojing J – 清可 Qingke I –
黄壳早廿日 Huangkezaonianri J – 五子堆 Wuzidui J –
百歌稻 Baigedao J – 老造谷 Laozaogu I –
寸三粒 Cunsanli J – 毫巴永 1号 Haobayong 1 J –
铁秆乌 Tieganwu J – 公居 73 Gongju 73 J –
六十早 Liushizao I – 冷水谷 2号 Lengshuigu 2 J –
秋前白 Qiuqianbai I – 冷水糯 Lengshuinuo J –
雷火占 Leihuozhan I – 拉木加 Lamujia J –
肥东塘稻 Feidongtangdao J – 齐头谷 Qitougu I –
金溪白 Jinxibai I – 紫糯 Zinuo I –

1788 作 物 学 报 第 41卷


(续附表)
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
微核心种质 Mini-core collection
解放籼 Jiefangxian I – 鱼眼糯 Yuyannuo J –
三百粒 Sanbaili I – 黄皮糯 Huangpinuo J –
台山糯 Taishannuo I – 魔王谷内杂 Mowangguneiza J –
矮禾迟 Aihechi I – 毫莱 Haolai I –
矮密 Aimi I – 毫香 Haoxiang I –
红米三担白 Hongmisandanbai I – 毫荒腊 Haohuangla I –
金包银 Jinbaoyin J – 南高谷 Nangaogu I –
闽北晚籼 Minbeiwanxian I – 金枝糯 Jinzhinuo I –
陆财号 Lucaihao I – 鸡血糯 Jixuenuo J –
乌壳占 Wukezhan I – 饭毫皮 Fanhaopi I –
一支香 Yizhixiang I – 半节芒 Banjiemang J –
盐水赤 Yanshuichi I – 秕五升 Biwusheng I –
鼠牙占 Shuyazhan I – 八百粒 Babaili J –
丝苗 Simiao I – 细麻线 Ximaxian I +
饿死牛 Esiniu I – 乌嘴红谷 Wuzuihonggu I –
齐眉 Qimei I – 背子糯 Beizinuo J –
南雄早油占 Nanxionghanyouzhan I – 泽谷 Zegu J –
白壳花糯 Baikehuanuo I – 麻谷糯 Magunuo J –
黑督 4号 Heidu 4 I – 香糯 Xiangnuo J –
赤壳糯 Chikenuo I – 黏壳糯 Zhankenuo I –
三粒寸 Sanlicun J – 马尾黏 Maweinian I –
西什 15 Xishi 15 J – 红壳折糯(2) Hongkezhenuo (2) J –
横县良春畚谷
Hengxianliangchunbengu
I – 寸谷糯 Cungunuo I –
矮仔占 Aizizhan I – 飞蛾糯 2号 Fei’enuo 2 I –
红粳旱谷 Hongjinghangu J – 紫芒飞蛾糯 Zimangfei’enuo J –
红矮糯 Hong’ainuo I – 油黏 Younian J –
七月籼 Qiyuexian I – 贯推白禾 1号 Guangtuibaihe 1 J –
光壳香糯 Guangkexiangnuo J – 阳壳糯 Yangkenuo I –
洞庭晚籼 I Dongtingwanxian I I – 毫虑光黏 Haolüguangnian J –
洞庭晚籼 II Dongtingwanxian II I – 小白米 Xiaobaimi I –
柳叶黏 Liuyenian I – 麻谷子 Maguzi J –
宣恩长坛青黏
Xuan’enchangtanqingnian
I – 老红稻 Laohongdao J –
霸王鞭 1 Bawangbian 1 J – 加巴拉 Jiabala I –
矮脚早 Aijiaozao I – 黑芒稻 Heimangdao J –
须谷糯 Xugunuo J – 葡萄黄 Putaohuang J –
木瓜糯 Muguanuo J – 台东陆稻 328 Taichunglutao 328 J –
红旗 5号 Hongqi 5 J – 台中 65/台中 HR539
Taichung 65/Taichung HR539
J –

第 12期 马 建等: 水稻抗稻瘟病基因 Pi35功能性分子标记的开发及其应用 1789


(续附表)
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
微核心种质 Mini-core collection
万利籼 Wanlixian I – 台中在来 1号/台中 65
Taichung Native 1/Taichung 65
I –
香稻 Xiangdao I – 台中籼选 220
Taichunghsienhsuan 220
I –
旱麻稻 Hanmadao I – 闷加高 1号 Menjiagao 1 J –
细白黏 Xibainian J – 闷加丁 2号 Menjiading 2 I –
麻麻谷 Mamagu I – 包二幅 Bao’erfu I –
南天纲酒谷 Nantiangangjiugu J – 金南特 B Jinnante B I –
梅花糯 Meihuanuo I – 竹珍 B Zhunzhen B I –
中农 4号 Zhongnong 4 I – 朝阳 1号 B Chaoyang 1B I –
L301B I – G珍汕 97B G zhenshan 97B J –
安农晚粳 B Annongwanjing B J – 88B I –
金南特 43B Jinnante 43B I – 古 154 Gu 154 I –
早熟农虎 6号 B Zaoshunonghu 6 B J – 圭 630 Gui 630 I –
青四矮 16B Qingsiai 16B I – IR 661-1(早) IR 661-1 (zao) I –
珍汕 97B Zhenshan 97B I – 培 C122 Pei C122 J –
献改 B Xiangai B I – 粳 7623 Jing 7623 J –
江农早 1号 B Jiangnongzao 1 B I – 宁恢 21 Ninghui 21 J –
京虎 B Jinghu B J – 76-1 J –
黎明 B Liming B J – 湖恢 628 Huhui 628 J –
滇瑞 409B Dianrui 409B I – 特青选恢 Teqingxuanhui I –
包协 123B Baoxie 123B I – 湘恢 91269 Xianghui 91269 I –
80B I – JWR 221 J –
包协-7B Baoxie-7B I – 广陆矮 4号 Guanglu’ai 4 I –
苏粳 2号 Sujing 2 J – 矮脚南特 Aijiaonante I –
成都矮 3号 Chengdu’ai 3 I – 柳沙 1号 Liusha 1 I –
矮麻抗 Aimakang I – 郴晚 3号 Chenwan 3 J –
蜀丰 101 Shufeng 101 I – 二九南 1号 Erjiunan 1 I –
立新粳 Lixinjing J – 南京 11 Nanjing 11 I –
黑粳 2号 Heijing 2 J – 桂花黄 Guihuahuang J –
桂朝 2号 Guichao 2 I – 湘矮早 10号 Xiang’aizao 10 I –
二钢矮 Ergang’ai I – 湘晚籼 1号 Xiangwanxian 1 I –
包选 21 Baoxuan 21 I – 南特号 Nantehao I –
广陆矮 15-1 Guanglu’ai 15-1 I – 秀水 115 Xiushui 115 J –
红晚 1号 Hongwan 1 I – 扬稻 2号 Yangdao 2 I –
黄丝桂占 Huangsiguizhan I – 泸科 3号 Luke 3 I –
早熟香黑米 Zaoshuxiangheimi I – 矮沱谷 151 Aituogu 151 I –
墨米 Momi I – 中花 8号 Zhonghua 8 J –
金优 1号 Jinyou 1 I – 晋稻 1号 Jindao 1 J –
粳 87-304 Jing 87-304 J – 辽粳 287 Liaojing 287 J –
1790 作 物 学 报 第 41卷


(续附表)
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
品种(系)
Cultivar (line)
亚种
Sub-species
Pi35基因
Pi35 gene
微核心种质 Mini-core collection
湘晚籼 3号 Xiangwanxian 3 I – 镇籼 232 Zhenxian 232 I –
湘早籼 7号 Xiangzaoxian 7 I – 早籼 240 Zaoxian 240 I –
郑稻 5号 Zhengdao 5 J – 当育 5号 Dangyu 5 J –
四倍体朝 6号 Sibeitichao 6 J – 成农水晶 Chengnongshuijing I –
主栽品种 Leading cultivar
宁粳 16 Ningjing16 J – 中优早 81 Zhongyouzao 81 I –
甬粳 18 Yongjing 18 J – 中鉴 100 Zhongjian 100 I –
豫粳 6号 Yujing 6 J – 扬稻 6号 Yangdao 6 I –
武香稻 14 Wuxiangdao 14 J – 嘉育 948 Jiayu 948 I –
五优 1号 Wuyou 1 J – 佳禾早占 Jiahezaozhan I –
辽粳 294 Liaojing 294 J – 舟优 903 Zhouyou 903 I –
松粳 6号 Songjing 6 J – 辐恢 838 Fuhui 838 I –
辽粳 454 Liaojing 454 J – CDR22 I –
秀水 664 Xiushui 664 J – 93-11 I –
富士光 Fujihikari J – 明恢 86 Minghui 86 I –
龙粳 8 Longjing 8 J – 多系 1号 Duoxi 1 I –
辽 294 Liao 294 J – 蜀恢 527 Shuhui 527 I –
秀水 63 Xiushui 63 J – 绵恢 501 Mianhui 501 I –
武育粳 3号 Wuyujing 3 J – 9308SC I –
武育粳 7号 Wuyujing 7 J – 密阳 46 Milyang 46 I –
空育 131 Kuiku 131 J – 测 64-7 Ce 64-7 I –
三江 1号 Sanjiang 1 J – 盐恢 559 Yanhui 559 I –
吉粳 88 Jijing 88 J – 桂 99 Gui 99 I –
徐稻 3号 Xudao 3 J – 明恢 77 Minghui 77 I –
宁粳 1号 Ningjing 1 J – 绵恢 725 Mianhui 725 I –
粤香占 Yuexiangzhan I – R752 I –
籼小占 Xianxiaozhan I – R207 I –
特籼占 25 Texianzhan 25 I – R3027 I –
II-32B I – 协青早 B Xieqingzao B I –
II-32A I – 培矮 64s Pei’ai 64s I –
冈 46B Gang 46B I – 湘早籼 31 Xiangzaoxian 31 I –
冈 46A Gang 46A I – 湘晚籼 11 Xiangwanxian 11 I –
D62B I – 湘晚籼 9号 Xiangwanxian 9 I –
金 23B Jin 23B I – R253 I –
金 23A Jin 23A I – 珍汕 97A Zhenshan 97A I –
中 9B Zhong 9B I – 谷梅 2号 Gumei 2 I –
中 9A Zhong 9A I – 谷梅 4号 Gumei 4 I –
龙特浦 B Longtepu B I – 菲改 B Feigai B I –
新香 B Xinxiang B I –
I: 籼稻; J: 粳稻; “+”: 含有Pi35基因; “–”: 不含有Pi35基因。
“I” indicates indica; “J” indicates japonica; “+” means the germplasm containing Pi35; “–” means Pi35 is absent in the germplasm.