全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2009, 35(7): 1173−1180 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由国家高技术研究发展计划(863计划)项目(2006AA10Z106)和中央级公益性科研院所基金项目(2060302-2-08)资助。
*
通讯作者(Corresponding author): 赵开军, E-mail: zhaokj@mail.caas.net.cn ** 共同第一作者
Received(收稿日期): 2009-01-21; Accepted(接受日期): 2009-03-13.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2009.01173
水稻抗白叶枯病新基因 Xa32(t)的鉴定和初步定位
郑崇珂 1,2 王春连 2,3,** 于元杰 1 梁云涛 2 赵开军 2,3,*
1 山东农业大学农学院 / 作物生物学国家重点实验室, 山东泰安 271018; 2 中国农业科学院作物科学研究所 / 农业部作物遗传育种
重点实验室, 北京 100081; 3 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: 通过多菌系接种鉴定及抗谱分析, 并与目前国际上已知抗白叶枯病基因比较, 证明在水稻抗源 C4064 中含
有一个新的抗白叶枯病基因, 暂命名为 Xa32(t)。应用分离集团分析法(BSA), 借助 SSR 和 EST 等分子标记, 对该基
因进行了分子标记定位。通过对 F2分离群体及 F3家系单株进行遗传连锁性检测, 发现 6 个位于水稻第 11 染色体长
臂末端的分子标记 RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、RM6293和 RM5926与 Xa32(t)基因连锁。它们与 Xa32(t)
基因间的遗传距离分别为 2.1、1.0、1.0、0.5、1.5和 2.6 cM。其中标记 RM6293和 RM5926位于染色体近端粒一侧,
其他 4个标记 RM27256、RM27274、RM2064和 ZCK24位于基因的另一侧。将 Xa32(t)定位在水稻第 11染色体长臂
末端 2.0 cM范围内。
关键词: 水稻白叶枯病; 抗谱分析; Xa32(t); 分子标记定位
Identification and Molecular Mapping of Xa32(t), a Novel Resistance Gene for
Bacterial Blight (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) in Rice
ZHENG Chong-Ke1,2, WANG Chun-Lian2,3,**, YU Yuan-Jie1, LIANG Yun-Tao2, and ZHAO Kai-Jun2,3,*
1 College of Agronomy, Shandong Agricultural University / State Key Laboratory of Crop Biology, Tai’an 271018, China; 2 Key Laboratory of Crop
Genetics and Breeding, Ministry of Agriculture / Institute of Crop Sciences, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China;
3 National Key Facility for Crop Gene Resources and Genetic Improvement, Beijing 100081, China
Abstract: The rice bacterial blight (BB), caused by Xanthmonas oryzae pv. oryzae (Xoo), is the most devastating bacterial disease
of rice worldwide. Use of resistant varieties has been thought the most economical and environment-friendly approach to control
BB of rice. Since the rapid changes of the pathogenicity of the pathogen (Xoo), new BB resistance genes are always needed for
rice breeding. Here, we report the identification and molecular mapping of a new BB resistance gene from Oryzae ustraliensis.
Based on the resistance spectrum analysis, we identified a new rice germplasm, C4064, for bacterial blight (BB) resistance.
Leaf-cutting innoculation assays showed that C4064 was resistant to Xoo strains P1 (PXO61), P4 (PXO71), P5 (PXO112), P6
(PXO99), P7 (PXO145), P8 (PXO280), P9 (PXO339), and KX085, but susceptible to P2 (PXO86) and P3 (PXO79). Comparison
of resistance spectrum with that of all the known BB resistance genes and genetic analysis revealed that the rice germplasm C4064
harbored a new BB-resistance gene, designated as Xa32(t). To molecularly map Xa32(t) gene, Bulked Segregant Analysis (BSA)
was adopted to survey SSR and EST molecular markers. Out of 299 markers tested, six markers RM27256, RM27274, RM2064,
ZCK24, RM6293, and RM5926 on rice chromosome 11 displayed polymorphism between the S-pool and R-pool. By analyzing
the F2 and F3 populations, the gene Xa32(t) was mapped on the long arm of rice chromosome 11. Linkage analysis revealed that
molecular markers RM27256, RM27274, RM2064, and ZCK24 were located between Xa32(t) and the centromere of the chromo-
some, with genetic distances of 2.1, 1.0, 1.0, and 0.5 cM to Xa32 (t), respectively; while RM6293 and RM5926 were located on
the other side of Xa32(t), with genetic distances of 1.5 and 2.6 cM to Xa32(t), respectively. Thus, the new BB-resistance gene
Xa32(t) was mapped within a length of 2.0 cM on the long arm of rice chromosome 11. The results of this study will be useful in
fine mapping of Xa32(t) and marker-assisted breeding for BB resistant rice varieties.
Keywords: Rice bacterial blight; Resistance spectrum analysis; Xa32 (t); Molecular mapping
革兰氏阴性菌黄单胞杆菌水稻变种(Xanthomonas
oryzae pv. oryzae, Xoo)引起的水稻白叶枯病(bacterial
blight, BB)是影响世界水稻生产的最严重病害之一。
一般情况下, 该病使水稻减产 20%~30%, 严重时减
1174 作 物 学 报 第 35卷
产 50%, 甚至绝收[1]。实践证明, 选育和种植抗病品
种是防治该病的最经济、有效和环保的途径, 而优
异的白叶枯病抗源或抗病基因是抗病育种的基础。
国内外已报道水稻抗白叶枯病基因 30多个, 编
号已排至 Xa31(t)[2-6], 其中有两个不同基因同时被
命名为 Xa30(t)[4-5]。显性抗白叶枯病基因 Xa1、Xa3、
Xa21、Xa23、Xa26、Xa27 和隐性抗白叶枯病基因
xa5、xa13已被克隆[7-14]。由于抗谱狭窄或抗性隐性
遗传等原因, 大多数抗白叶枯病基因没能用于育种
实践。国内外育成和推广的大量水稻改良品种都具
有相同或相近的抗性遗传来源, 其抗性遗传基础狭
窄[15]。由于水稻白叶枯病原菌致病性的变异和新毒
性菌群的不断出现, 抗病品种的抗性逐渐丧失[16-17]。
因此, 发掘、鉴定新的白叶枯病抗源并通过分子标
记辅助选择等育种手段将优异抗病基因导入栽培稻,
以提高宿主的抗病性和抗病持久性, 对防治水稻白
叶枯病具有十分重要的意义[4,18-19]。
我们在对野生稻及野生稻转育后代进行白叶枯
病抗性评价中 , 发现一个表现特殊抗性的编号为
C4064 的新抗源。本研究对 C4064 新抗源的白叶枯
病抗性进行了多菌系鉴定, 并将其抗病性转育到感
病品种金刚 30 (JG30)遗传背景, 在遗传分析的基础
上对该抗源所含的抗白叶枯病基因进行了分子标记
定位, 确定 C4064 中含有一个抗水稻白叶枯病新基
因, 暂命名为 Xa32(t)。为进一步通过杂交转育手段
培育近等基因系、将该基因应用于育种实践奠定了
基础。
1 材料与方法
1.1 材料
1.1.1 水稻材料 澳洲野生稻转育系 C4064引自
国际水稻研究所。感病籼稻品种金刚 30、含已知抗
白叶枯病基因近等基因系 IRBB1(Xa1)、 IRBB2
(Xa2)、 IRBB3(Xa3)、 IRBB4(Xa4)、 IRBB5(xa5)、
IRBB7(Xa7)、IRBB8(xa8)、IRBB10(Xa10)、IRBB11
(Xa11)、 IRBB13(xa13)、 IRBB14(Xa14)、 IRBB21
(Xa21)、CBB23(Xa23)、CBB30[Xa30(t)]及鉴别品种
M41(xa15)、Tetep(Xa16)、Asominori(Xa17)、Milyang
(Xa18)、XM5(xa19)、XM6(xa20)、扎昌龙(Xa22(t)、
Xa31(t))、DV85(Xa7、xa5、xa13、Xa24)、明恢 63(Xa25)
等由本实验室保存。所有材料种植于中国农业科学
院作物科学研究所网室内, 常规水肥管理。
1.1.2 水稻白叶枯病菌系 用于抗性鉴定的白叶
枯病鉴别小种包括国际鉴别小种 P1(PXO61)、P2
(PXO86)、P3 (PXO79)、P4 (PXO71)、P5 (PXO112)、
P6(PXO99)、P7(PXO145)、P8 (PXO280)、P9 (PXO339)
和韩国菌株 KX085由本实验室保存。所有菌系于甘
油中保存在−80℃冰箱 , 接种前用协本哲氏培养基
复壮菌株, 置于 28℃培养 48 h, 以无菌水配制接种
菌液, 浓度调至 1×109 CFU mL−1。
1.1.3 SSR 标记及引物 参照 McCouch 等 [20]
2002 年公布的 2 240 对新增 SSR 标记和 2008 年
Gramene 网站公布的新增标记, 分别选取平均分布
于水稻 12 条染色体上的 224 对 SSR 引物合成并筛
选。SSR引物序列可从 http://www.gramene.org/网站
下载。
1.1.4 EST 标记及引物 参照日本 RGP (Rice
Genome Program)的 EST数据(http://rgp.dna.affrc.go.
jp/), 选取平均分布于水稻 12 条染色体上的 36 对
EST引物合成并筛选。
1.2 方法
1.2.1 接种调查 用人工剪叶接种法分别在植
株苗期和成株期接种[21], 接种后 14~20 d, 待感病品
种病情趋于稳定时调查, 用病斑面积占叶片面积的
百分率作为抗感反应参数。以 20%为抗感界限 ,
>20%为感病, 15%~20%为中抗, < 15%为抗病。
1.2.2 基因组 DNA 提取 参照 McCouch等[22]报
道的酚/氯仿法, 提取 JG30、C4064及 F2、F3代单株
叶片基因组 DNA。DNA 纯化后用 0.8%琼脂糖凝胶
检测浓度, 用于 PCR 的 DNA 浓度被调整为 50 ng
μL−1左右。
1.2.3 新的 PCR 标记开发 根据检测到的多态
性标记分布情况, 推测目的基因在染色体上的大致
范围, 并以NCBI公布的日本晴序列为基础, 选取相
应的 BAC克隆或 PAC克隆(http://www.tigr.org/), 在
各克隆选取均匀分布的序列片段, 与水稻基因组全
序列进行 BLAST比对, 找到与水稻其他染色体无同
源或同源性较低的区域, 用 Primer 3.0设计引物, 共
设计 39对 PCR引物 ZCK1~ZCK39。
1.2.4 PCR 反应及电泳 PCR 体系 20 μL, 含
10×PCR buffer (200 mmol L−1 Tris-HCl, pH 8.4, 500
mmol L−1 KCl, 15 mmol L−1 MgCl2, stabilizers) 2 μL,
10 mmol L−1 dNTPs 1.2 μL, 每个引物 50 ng, 基因组
DNA 50 ng, 1.0 U Taq DNA聚合酶, 补水至 20 μL。
PCR扩增程序为 94℃预变性 3 min; 94℃变性 30 s,
适宜退火温度复性 30~50 s, 72℃延伸 45~90 s (依目
的片段的大小确定延伸时间), 共循环 35 次; 最后
72℃保温 10 min。扩增产物经适宜浓度的琼脂糖凝
第 7期 郑崇珂等: 水稻抗白叶枯病新基因 Xa32(t)的鉴定和初步定位 1175
胶电泳分离, 溴化乙锭(EB)染色, 紫外灯下扫描照
相; 或经 8%~10%聚丙烯酰胺凝胶电泳(PAGE), 银
染检测[23]。
1.2.5 基因定位及遗传连锁分析 从 F2代群体中
分别选取典型抗病和感病的植株各 10 株 , 将其
DNA 等量混合成抗、感池(R-pool, S-pool), 用于筛
选多态性分子标记。用筛选到的多态标记筛选 F2代
群体和 F3家系全部感病单株。根据定位群体各单株
分子标记多态性检测结果并结合其抗性鉴定结果 ,
用 Mapmaker/Exp 3.0 软件进行分子标记连锁分析,
确定标记连锁阈值 LOD=3.0, 利用 Kosambi 作图函
数将交换率转换为遗传距离(cM)。
2 结果与分析
2.1 多菌系接种鉴定及抗谱分析
用 10个国际白叶枯病鉴别小种对C4064和已知
抗性基因材料分别在苗期和成株期进行接种鉴定并
比较它们的抗谱(表 1)。结果显示 C4064 对 10 个鉴
别菌系中包括毒力最强的 P6菌在内的 8个菌株表现
为抗病, 对 P2和 P3菌株表现为感病。对 P6菌表现
抗病的显性基因包括 Xa17、Xa21、Xa22(t)、Xa23
和 Xa30(t); 隐性基因包括 xa13、xa20 和 xa24。而
Xa17、Xa21、Xa22(t)、Xa23 和 Xa30(t)基因对白叶
枯病菌 P2、P3均表现显性抗病, 表明 C4064材料里
并不包含这 5 个显性抗病基因; 杂交后代鉴定表明
C4064抗源对 P6菌表现为显性抗病, 说明 C4064中
所含有的对 P6 菌表现抗性的基因也不同于 xa13、
xa20、xa24等隐性基因; 根据文献查阅和分析比较发
现 Xa26基因和 xa28 基因对 P6菌也表现为感病[24-25],
这与 C4064 抗源表现也不一致。因此我们推测在新
抗源C4064中含有一个新的对包括 P6菌株在内的多
个菌系具有抗性的基因。
表 1 C4064与已知抗白叶枯病基因的抗谱比较
Table 1 Comparison of resistance spectrum to bacterial blight (BB) between C4064 and all the known BB resistance genes
鉴别小种 Differential races of Xoo 材料
Material
抗性基因
Resistance gene P1 P2 P3 P4 P5 P6 P7 P8 P9 KX085
C4064 Xa32(t) R S S R R R R R R R
IRBB1 Xa1 S S S S S S S S MS S
IRBB2 Xa2 S S S S S S S MS S R
IRBB3 Xa3 R R R R R S R R R R
IRBB4 Xa4 R S S R R S R R S MS
IRBB5 xa5 R R R MS R S R R R R
IRBB7 Xa7 R R R S R S R R S R
IRBB8 xa8 S MS S MS R S R R MR MR
IRBB10 Xa10 S R S S MR S MR S MS S
IRBB11 Xa11 S S S S S S MS S MR MR
IRBB13 xa13 R MS MS R R R R R MR R
IRBB14 Xa14 S S S S R S S R MS R
M41 xa15 R MS MS R R MS R R R S
TeTep Xa16 S S MR M/R MS MS S MS MR MS
Asominori Xa17 R R R R R R R R R R
Milyang Xa18 S MR R R S S S S R MS
XM5 xa19 MS MS R MR MR MS S R R MR
XM6 xa20 R R R R R R R R R R
IRBB21 Xa21 R R R R R R R R R S
扎昌龙 Zhachanglong Xa22(t) MR R MR R R MS MS MS R R
CBB23 Xa23 R R R R R R R R R R
DV85 xa24 R R R R R R R R R R
明恢 63 Minghui 63 Xa25 S S S S S S S S R S
CBB30 Xa30(t) S R R S R R R R R R
JG30 JG30 S S S S S S S S MS S
R：抗病; MR：中抗; S：感病; MS：中感。
R: resistant; MR: middle resistant S: susceptible; MS: middle susceptible.
1176 作 物 学 报 第 35卷
2.2 抗性遗传分析及作图群体的构建
2006 年以感病品种 JG30 为母本, 抗源 C4064
为父本, 配制杂交组合。其 F1经海南加代, P6 菌接
种鉴定 F1单株表现为抗病, 表明 C4064的抗病性为
显性遗传, 单株收获。2007 年夏在北京种植 JG30×
C4064 的杂交 F2分离群体, 共 260 单株, 其中有 11
株因抗病性鉴定和移栽过程中生长势衰弱而死亡。
用 P6菌进行白叶枯病抗性鉴定, 结果表明 F2群体抗
感植株符合 3∶1 分离比(表 2), 说明 C4064 的抗性
受一对显性基因[Xa32(t)]控制, 用该 F2 分离群体对
其进行初步分子标记定位。为进一步定位该抗病基
因, 在 F2分离群体中随机选取 8 个抗病单株, 种植
F3家系。用 P6菌进行白叶枯病抗性鉴定, 结果显示
有 3个群体的抗感比符合 3∶1(表 2), 这 3个群体可
用于 Xa32(t)基因的分子标记定位。本试验选择其中
一个群体(编号为 4008)用于分子标记定位分析。
2.3 分子标记定位
2.3.1 多态性标记的筛选 从 JG30×C4064的 F2
分离群体中, 选择接种鉴定表现为典型抗病和感病
的单株各 10 株, 每株取等量 DNA 分别混合成抗病
DNA 池(R-pool)和感病 DNA 池(S-pool)。以抗、感
池 DNA 为模板, 利用 224 对 SSR 引物(http://www.
gramene.org/)、36对 EST引物(http://rgp.dna.affrc.go.
jp/)和 39 对自行设计的 PCR 引物, 在抗病池和感
病池之间进行筛选。结果共筛选到 6对多态性标记,
分别为 RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、
RM6293 和 RM5926(多态性标记详细信息见表 3)。
其余引物经温度梯度 PCR调整均未能在抗、感池间
检测到多态性。
2.3.2 分离群体感病单株分子检测及Xa32(t)初步定
位 经过对 F2 分离群体中全部感病单株的检测,
将新的抗白叶枯病基因 Xa32(t)初步定位在水稻第
表 2 定位群体及其亲本对 P6菌株的抗性反应
Table 2 Resistance reactions of JG30, C4064, their F2 and F3 populations to Xoo strain P6
材料
Material
抗病株数
R-plant
感病株数
S-plant
总计
Total
χ2
(for 3:1 ratio) P-value
C4064 50 0 50 0 1
JG30 0 50 50 0 1
96 35 131 0.288 0.50
182 68 257 0.533 0.25
表 3 各多态性标记的信息
Table 3 The information of markers displayed polymorphism between S-pool and R-pool
标记名称
Marker
引物序列
Sequence of the primers (5′–3′)
退火温度
Tm (℃)
检测方法
Methods of identification
F: GGCCAATAGCCACTAGCACAGC RM27256
R: GTGTGCTTTCTCCACGATTTGC
60 8.0%的聚丙烯酰胺凝胶电泳
8.0% PAGE
F: GGTTCAATGCTTACCTGCGTAGC RM27274
R: AGCAAAGGTGCACAACAATGAGC
63 0.8%的琼脂糖凝胶电泳
0.8% Agarose gel
F: GCTACCTTAGCTAGGTGATC RM2064
R: ATGTAAAATTTGCATGTTTG
55 10.0%的聚丙烯酰胺凝胶电泳
10.0% PAGE
F: GCCAAAACTGGAGGACCATA ZCK24
R: ACGCCACCGATTGAACTTAC
55 8.0%的聚丙烯酰胺凝胶电泳
8.0% PAGE
F: GGCTCGATCGATTGGATTC RM6293
R: TCACTAAAACGCGTTACGGG
55 10.0%的聚丙烯酰胺凝胶电泳
10.0% PAGE
F: TAGGTCCATCCAAATCTCGATCC RM5926
R: TGGCAGAGGAGATTAGAGTAATACGG
59 8.0%的聚丙烯酰胺凝胶电泳
8.0% PAGE
F：正向引物; R：反向引物。F: forward primer; R: reverse primer.
第 7期 郑崇珂等: 水稻抗白叶枯病新基因 Xa32(t)的鉴定和初步定位 1177
11 染色体上。但是由于 F2分离群体较小, 感病单株
数目少, 所以利用 F3 家系感病单株进行进一步标记
定位。用筛选到在抗感池之间表现多态性的 SSR 标
记 RM27256、RM27274、RM2064、RM6293、RM5926
和自行开发的 PCR标记ZCK24对 F3家系的一个分离
群体(4008)的感病单株进行分子检测。结果显示 6个
标记在 95 株感病单株中共筛选到交换单株 9 株。标
记 RM27256、RM27274、RM2064和 ZCK24分别筛
选到交换单株 4株、2株、2株和 1株; 标记 RM6293
和 RM5926 分别筛选到交换单株 3 株和 5 株(表 4,
图 1~图 5, 标记 RM6293因多态性条带大小差别特别
小图未列示)。这些标记均位于水稻第 11染色体长臂
上。利用Mapmaker/Exp 3.0软件构建分子标记连锁遗
传图, Xa32(t)与标记 RM27256、RM27274、RM2064、
ZCK24、RM6293 和 RM5926 间的遗传距离分别为
2.1、1.0、1.0、0.5、1.5和 2.6 cM。其中 RM27256、
RM27274、RM2064 和 ZCK24 标记位于基因近着丝
粒一侧, 标记RM6293和RM5926位于基因的另一侧,
靠近端粒, 从而将新的抗白叶枯基因 Xa32(t)框在水
稻第 11染色体长臂末端 2.0 cM范围之内(图 6)。
表 4 交换单株分子标记带型
Table 4 Molecular marker genotypes of recombinant individuals
标记名称 Marker 材料
Material
交换单株
Recombinant plant RM27256 RM27274 RM2064 ZCK24 RM6293 RM5926
110 H S S S S S
173 H S S S S S
212 H H H S S S
214 H H H H S S
209 S S S S H H
191 S S S S H H
8 S S S S H H
52 S S S S S H
(JG30×C4064) F3
145 S S S S S H
交换单株数
Number of recombinant plants
4 2 2 1 3 5
S：感病带型; H：重组带型。S: susceptible genotype; H: recombinant genotype.
图 1 标记 RM27256对 4008群体部分植株的扩增结果(8.0%聚丙烯酰胺凝胶)
Fig. 1 Amplification results of plants from the 4008 family populations by RM27256 (8.0% PAGE)
1：抗病池; 2：感病池; 3~6：抗病单株; 7~28：感病单株; *：重组单株。
1: R-pool; 2: S-pool; 3–6: resistant plants; 7–28: susceptible plants; *: recombinant plants.
图 2 标记 RM27274对 4008群体部分植株的扩增结果(0.8%的琼脂糖凝胶)
Fig. 2 Amplification results of plants from the 4008 family populations by RM27274 (0.8% Agarose gel)
M：DL2000 plus分子量标准; 1：抗病池; 2：感病池; 3~4：抗病单株; 5~16：感病单株; *：重组单株。
M：DL2000 plus molecular weight ladder; 1: R-pool; 2: S-pool; 3–4: resistant plants; 5–16: susceptible plants; *: recombinant plants.
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图 3 标记 RM2064对 4008群体部分单株的扩增结果 (10.0%聚丙烯酰胺凝胶)
Fig. 3 Amplification results of plants from the 4008 family populations by RM2064 (10.0% PAGE)
1：抗病池; 2：感病池; 3~5：抗病单株; 6~25：感病单株; *：重组单株。
1: R-pool; 2: S-pool; 3–5: resistant plants; 6–25: susceptible plants; *: recombinant plants.
图 4 标记 ZCK24对 4008群体部分单株的扩增结果 (8.0%聚丙烯酰胺凝胶)
Fig. 4 Amplification results of plants from the 4008 family populations by ZCK24 (8.0% PAGE)
1：抗病池; 2：感病池; 3~7：抗病单株; 8~23：感病单株; *：重组单株。
1: R-pool; 2: S-pool; 3–7: resistant plants; 8–23: susceptible plants; *: recombinant plants.
图 5 标记 RM5926对 4008群体部分单株的扩增结果 (8.0%聚丙烯酰胺凝胶)
Fig. 5 Amplification results of plants from the 4008 family populations by RM5926 (8.0% PAGE)
1：抗病池, 2：感病池, 3~7：抗病单株, 8~23：感病单株; *：重组单株。
1: R-pool; 2: S-pool; 3–7: resistant plants; 8–23: susceptible plants; *: recombinant plants.
图 6 水稻抗白叶枯病基因 Xa32(t)的连锁遗传图
Fig. 6 The genetic linkage map of Xa32(t) on chromosome 11
CEN：着丝粒; 11S：水稻第 11染色体短臂。
CEN: centromere; 11S: short arm of rice chromosome 11.
3 讨论
3.1 新抗源的鉴定
水稻白叶枯病抗病基因与病原菌无毒基因之间
的互作, 符合典型的基因对基因假说[26]。因此用一
套含已知基因的材料和与之对应的生理小种作为抗
谱分析工具是鉴定白叶枯病抗病基因的经典方法。
将新抗源与生理小种之间互作的抗谱表现, 与含有
已知基因材料与相应的生理小种互作的抗谱表现进
行比较, 可以初步了解新抗源所携带的抗性基因与
已知基因的异同。野生稻资源中蕴藏着丰富的抗性
基因, 目前已在野生稻中鉴定了 5 个抗白叶枯病基
因, 即来自西非长药野生稻的 Xa21 基因, 来自普通
野生稻的 Xa23基因, 来自小粒野生稻(O. minuta)的
Xa27 基因和来自药用野生稻 (Oryza officinalis)的
Xa29(t)基因 [4]以及一个来自疣粒野生稻的新基因
[27](未命名)。其中 Xa21 基因和 Xa23 基因是广谱抗
白叶枯病基因 , 已经应用于生产 [15]。本研究中的
C4064 材料是一个来源于澳洲野生稻与栽培稻的杂
交转育系, 是第一个来自澳洲野生稻的白叶枯病新
抗源, 经过与已知抗白叶枯病基因的抗谱比较, 发
现它含有一个新的抗白叶枯病基因, 并通过分子标
记的方法将抗病基因进行了初步的标记定位。
3.2 Xa32(t)的分子标记定位
为了减少分子标记定位过程中的工作量, 笔者
参照潘海军等[21]的方法, 最初对 F2群体的所有感病
植株进行连锁分析, 其理论基础是由显性基因控制
抗病性状, 感病植株基因型为隐性纯合, 进行分子
检测时无论出现纯合的抗性亲本带型还是杂合带型,
第 7期 郑崇珂等: 水稻抗白叶枯病新基因 Xa32(t)的鉴定和初步定位 1179
都能揭示分子标记与抗病基因间的遗传交换情况。
通过对 F2群体感病植株的分析笔者初步确定 Xa32(t)
基因在水稻第 11染色体长臂, 并通过一个 F3家系的
全部感病单株将其定位于水稻第 11染色体长臂距离
标记 ZCK24约 0.5 cM, 距离标记 RM6293约 1.5 cM
的位置, 将其框在大约 2.0 cM范围之内。这个位点
不同于已经报道的另外两个我们没有做多菌系鉴定
的基因 Xa27 和 Xa29(t), 它们分别位于第 6 和第 1
染色体上[12,19], 因此可以进一步确定 Xa32(t)是一个
新基因。在 Xa32(t)定位的区域内, 存在着多个抗白
叶枯病基因, 如 Xa3、Xa4、Xa22(t)和 Xa26[24,28]。它
们对 P6菌表现为感病[24], 而 Xa32(t)对 P6菌表现抗
病性(表 1), 由此可以确定 Xa32(t)基因是一个位于
水稻第 11染色体长臂上区别于已知抗白叶枯病基因
的新基因。本研究为今后的精细定位、分子标记辅
助选择育种利用及基因克隆等工作奠定了基础。
4 结论
C4064 抗源携带一个新的抗白叶枯病基因, 将
其命名为 Xa32(t)。找到 6个与 Xa32(t)基因连锁的标
记 RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、RM6293
和 RM5926, 它们与 Xa32(t)基因间的遗传距离分别
为 2.1、1.0、1.0、0.5、1.5和 2.6 cM。其中标记 RM6293
和 RM5926 位于染色体近端粒一侧, 其他 4 个标记
RM27256、RM27274、RM2064和 ZCK24位于基因
的另一侧。将基因 Xa32(t)定位于水稻第 11 染色体
长臂末端 2.0 cM范围之内。Xa32(t)基因的发掘为水
稻抗白叶枯病育种提供了新的优异种质。
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