全 文 ：Vol130 , No112
pp1 1259 - 1265 　Dec1 , 2004作 　物 　学 　报ACTA AGRONOMICA SINICA第 30 卷 第 12 期2004 年 12 月 　1259～1265 页
水稻抗稻瘟病基因 Pi2ta 的分子标记辅助选择
王忠华1 ,2 ,3 　贾育林2 　吴殿星3 　夏英武3 Ξ
(1 浙江万里学院生物技术研究所 ,浙江宁波 315100 ;2USDA2ARS Dale Bumpers National Rice Research Center ,Stuttgart ,Arkansas ,USA 72160 ;3 浙江大
学原子核农业科学研究所 ,浙江杭州 310029)
摘 　要 利用已建立的水稻抗稻瘟病基因 Pi2ta 显性分子标记对 30 个品系和 157 个来自不同国家的一些水稻品种进行
分子鉴定 ,并采用稻瘟病菌菌株 ZN57( IC217)和 ZN61( IB249)人工接种试验进行致病性测试。结果表明 ,大部分品系和少
数水稻品种含抗病基因 Pi2ta ,且对稻瘟病菌菌株 ZN57 和 ZN61 表现抗病反应。除此之外 ,利用两对显性分子标记
YL155ΠYL87 和 YL183ΠYL87 对 350 个杂交 F3 代株系进行早期筛选 ,得到 118 个抗病基因 Pi2ta 纯合的株系。这些株系田
间抗性调查结果表明 ,抗病基因存在与否与田间抗性相吻合。因 Pi2ta 基因与许多其他抗病基因紧密连锁 ,而使含有 Pi2
ta 基因的品种具有广谱抗性 ,由此确立了 Pi2ta 基因显性分子标记在育种辅助选择中的应用价值。
关键词 水稻 ;抗稻瘟病基因 Pi2ta ;分子标记 ;辅助选择
中图分类号 :S511
Molecular Markers2assisted Selection of the Rice Blast Resistance Gene Pi2ta
WANG Zhong2Hua1 ,2 ,3 ,J IA Yu2Lin2 ,WU Dian2Xing3 ,XIA Ying2Wu3
(1 Institute of Biotechnology , Zhejiang Wanli University , Ningbo 315100 , Zhejiang ;2 USDA2ARS Dale Bumpers National Rice Research Center , Stuttgart ,
72160 ,Arkansas USA ;3 Institute of Nuclear Agricultural Sciences , Zhejiang University , Hangzhou 310029 , Zhejiang , China)
Abstract The dominant molecular markers of the rice blast resistance gene Pi2ta were used to identify the presence in the
Pi2ta gene of 30 breeding lines and 157 rice cultivars coming from some different countries1 Meanwhile pathogenicity assays
were performed with the rice blast fungus strains ZN57( IC217) and ZN61( IB249) 1 The results indicated that most breeding
lines and several rice cultivars contained the Pi2ta gene and were resistant to strains ZN57 and ZN611 In addition ,two pairs
of dominant markers YL155ΠYL87 and YL183ΠYL87 were used to screen the resistant breeding lines at the early stage1 One
hundred and eighteen lines containing homozygous Pi2ta gene were isolated from 350 F3 breeding lines1 At the same time ,
the rice blast resistances of these lines in the field were investigated1 The results demonstrated that the Pi2ta presence con2
sisted with the resistance in the field1 Considering that Pi2ta is closely linked with other blast resistance genes ,the Pi2ta
gene markers is very useful for marker2assisted selection1
Key words Rice ( Oryza sativa L1) ;Rice blast resistance Pi2ta gene ;Molecular markers ;Marker2assisted selection
　　稻瘟病是由子囊菌引起的广泛发生在世界各稻
区的重要病害之一[1 ,2 ] 。我国的稻瘟病危害也相当
严重[3 ] 。抗病品种的选育是防治稻瘟病的主要途
径 ,而抗病品种选育的最大挑战在于抗病基因的正
确选择。鉴于目前世界各国主要产稻区稻瘟病菌株
不能共享 ,人们很难开展不同水稻种质资源中抗病
基因的等位性鉴定。
随着 DNA 分子标记技术的出现与迅猛发展 ,标
记辅助选择 (Marker2assisted selection ,简称 MAS)技术
已成为抗病基因正确选择的有效途径。但由于抗病
基因与分子标记间的重组率在不同的群体中有较大
的差异 ,同时构建分子标记的群体往往不是育种材
料 ,在实际应用中有一定局限性。另外 ,由于这些分
子标记不是基因本身 ,在大量群体育种中可能出现不
连锁的情形 ,导致抗病基因选择的失败。因此 ,最好
的办法是利用抗病基因序列本身来建立相应的分子Ξ基金项目 :美国阿肯色水稻基金和浙江省高校青年教师资助项目共同资助。
作者简介 :王忠华 (1972 - ) ,男 ,浙江开化人 ,博士 ,主要从事水稻抗病分子标记技术研究。E2mail :wang1972 @zwu1edu1cn
Received(收稿日期) :2003206230 ,Accepted(接受日期) :20032122031

标记。抗病基因的克隆为建立这种标记提供了可能。
Pi2ta 基因位于水稻第 12 染色体靠近着丝点附
近的区域 ,编码由 928 个氨基酸残基组成的富含亮
氨酸重复序列的细胞质膜受体蛋白[4 ] 。笔者已利用
籼稻抗病等位基因 Pi2ta 和粳稻感病等位基因 pi2ta
在 DNA 序列上的多态性建立起以抗病基因本身序
列为引物的 DNA 显性分子标记[5 ,6 ] 。
本研究利用这套已建立的分子标记对 30 个品
系和来自一些国家的 157 个水稻品种进行 PCR 分子
鉴定 ,同时对 6 个以高抗品种 Katy、Kaybonnet 和
Drew为亲本的 F3 杂交群体的 350 个株系进行了抗
病基因 Pi2ta 的早期检测 ,并结合田间稻瘟病菌人
工接种试验确证了该套标记在水稻抗病育种辅助选
择中的应用价值。
1 　材料与方法
111 　供试材料
　　试验材料采用 Katy 和日本晴及 30 个品系。
Katy是由美国阿肯色大学农业研究和推广中心教授
Moldenhauer 博士等[7 ] 1990 年选育成功的粳稻品种 ;
日本晴是日本著名粳稻品种。其中 Katy 推广 10 多
年来一直高抗稻瘟病 ,抗病性测试表明该品种在
Pi2ta 基因位点上至少有 7 个抗病基因紧密连
锁[4 ,8 ,9 ] 。Bryan 等[4 ]证实日本晴中无 Pi2ta 基因。因
此本试验分别以 Katy 和日本晴为抗病与感病亲本。
用于验证该套标记正确性的 21 个水稻品种种
子由美国农业部种质资源中心提供。来自不同国家
的 157 个水稻品种由美国农业部德克萨斯州水稻研
究中心 Fjellstrom 博士提供。6 个以高抗品种 Katy、
Kaybonnet 和 Drew 为亲本的 F3 杂交群体的 350 个株
系由阿肯色大学农业研究和推广中心 Gibbons 博士
提供。
112 　萌发与移栽
每个品种及品系各取 20 粒饱满、健康的种子 ,
均匀置于带浸润滤纸的培养皿内 ,将培养皿放在
30 ℃恒温箱中进行浸种催芽。2 d 后 ,将种芽移栽到
温室的小盆钵中 ,盆钵土预先消毒。每个处理种 3
钵 ,每钵种 3 株。生长温度 24～30 ℃,光照每天 16
h。3 周后 (4 叶期)取叶片置 - 80 ℃超低温冰箱保存
备用 ;同时进行温室稻瘟病菌人工接种试验。
2002 年夏 ,将进行早期测试的 350 个 F3 株系种
于美国阿肯色大学农业推广与研究中心试验田中 ,
每个株系种植 20 株。田间管理按常规进行。于分
蘖盛期取叶片置 - 80 ℃超低温冰箱保存备用 ;同时
进行田间稻瘟病菌人工接种试验。
113 　水稻基因组 DNA提取
水稻基因组 DNA 用 DNeasy Plant Mini 试剂盒进
行提取 ,该试剂盒购自美国加州 Valencia 的 Qiagen
公司。具体步骤参见王忠华的方法[10 ] 。
114 　PCR扩增
用于 PCR 扩增反应的引物名称、序列、扩增片
段预期大小及其在 Pi2ta 基因的位置见表 1。引物
序列由美国加州Alameda 的Operon Technologies 公司
合成。PCR 反应体系和反应程序参照 Jia 等人的方
法进行[5 ] ,其中 Taq PCR Master Mix 由试剂盒提供 ,
该试剂盒购自美国加州 Valencia 的 Qiagen 公司。
PCR 反应在 Peltier Thermal Cycler PTC220 上进行
(MJ Research ,Waltham ,MA) 。取 10μL PCR 反应产
物 ,加 2μL Loading Dye ,在 115 %琼脂糖凝胶中电
泳 ,经溴化乙锭染色后在紫外灯下观察拍照。
对水稻品系与品种进行 PCR 检测时 ,每个样品
重复 2 次。对水稻 F3 株系进行早期鉴定时 ,每个株
系任选 7 个单株进行 PCR 检测 ,每个样品重复 2 次。
表 1 用于 PCR反应的引物名称、序列、片段预期大小及其在 Pi2ta 基因的位置
Table 1 Name ,sequence ,expected fragment size and its position in Pi2ta gene of specific primers used for PCR
引物名称
Primer
序列
Sequence (5′- 3′) 3 位置Location 3 3 片段预期大小Expected size (bp)
YL153 CAACAATTTAATCATACACG 2 021 - 2 040 440
YL154 ATGACACCCTGCGATGCAA 2 460 - 2 442
YL155 AGCAGGTTATAAGCTAGGCC 4 409 - 4 428 1 042
YL183 3 3 3 AGCAGGTTATAAGCTAGCTAT 4 409 - 4 429 1 042
YL87 CTACCAACAAGTTCATCAAA 5 450 - 5 431
YL100 CAATGCCGAGTGTGCAAAGG 6 257 - 6 276 403
YL102 TCAGGTTGAAGATGCATAGC 6 659 - 6 640
　注 : 3 :抗病基因 Pi2ta 的多态性见下划线 ; 3 3 :引物序列在抗病基因 Pi2ta 的相应位置详见 GenBank accession No1 AF207842 ; 3 3 3 :感病等位基
因 pi2ta 的引物序列。
Notes : 3 :Polymorphic nucleotides of Pi2ta gene were underlined ; 3 3 :Location of the Pi2ta gene was based on GenBank accession No1 AF207842 ; 3 3 3 :Se2
quence of primer devised by the recessive pi2ta gene1
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115 　抗病性测试
稻瘟病菌 M1 grisea 的菌株 ZN57 ( IC217)和 ZN61
( IB249) [11 ]由阿肯色大学植物病理学家 Fleet 博士提
供。温室抗稻瘟病测试采用标准喷雾接种法[12 ] 进
行 ,每个品系或品种重复 3 次。接种 7 d 后 ,根据叶
瘟定级法进行抗性鉴定 ,0 表示无病斑 ;1 表示有褐
点型病斑 ,呈过敏性反应 ;2 表示单个病斑长径不超
过 2 mm ,周围褐色 ,中间灰白色 ;3 表示单个病斑长
径超过 2 mm ,周围褐色 ,中间灰白色 ;4 表示单个病
斑长径超过 2 mm ,周围无色或紫色 ,中间灰白色。
其中 0、1、2 级为抗病 ,3 和 4 级为感病。
田间接种采用稻瘟病菌孢子人工注射的方法在
水稻分蘖盛期进行 ,每个株系接种相同的 7 个单株 ,
具体操作参照凌忠专等的方法[13 ] 。接种 7 d 后 ,根
据穗颈瘟采用定级法进行抗性鉴定 ,分级标准参见
申宗坦的方法[14 ] 。
2 　结果与分析
211 　 Pi2ta 分子标记辅助选择稻瘟病抗性育种
　　为了验证 Pi2ta 分子标记在育种中的实用性 , 利用这套分子标记对阿肯色州 30 个水稻品系和 350个 F3 株系进行了 PCR 扩增 , Katy 作为阳性对照 ,日本晴作为阴性对照 ,结果见表 2 和表 3。由表 2 可见 ,3 对引物 YL153ΠYL154、YL155ΠYL87 和 YL100ΠYL102 对所有品系的 PCR 扩增结果都一致。在 30个品系中 ,有 16 个含有抗病基因 Pi2ta ,14 个不含Pi2ta。由表 3 可见 ,利用已建立的显性分子标记YL155ΠYL87 和 YL183ΠYL87 (其中前者能特异性扩增出抗病等位基因 Pi2ta 的相应序列[5 ] ,而后者能特异性扩增出感病等位基因 pi2ta 的相应序列[6 ] ) 从 350个 F3 株系中筛选出 118 个抗病基因 Pi2ta 纯合的株系。由此证明 ,用这套分子标记可在早期选择到抗病基因纯合的株系 ,同时剔除大量无育种利用价值的材料 ,节省大量人力物力 ,加快抗病基因的选择和育种进程。212 　Pi2ta 分子标记在种质资源鉴定中的应用众所周知 ,种质资源 (包括野生和人工驯化两类)无论在生产实践还是在科学研究中 ,都有举足轻重的地位[15 ] 。为了验证这套分子标记能否从野生稻和众多水稻品种中鉴定出含抗稻瘟病基因 Pi2ta
表 2 Pi2ta 基因分子标记对水稻品系的 PCR扩增结果及其抗病反应
Table 2 PCR amplifications of rice breeding lines using Pi2ta specific markers and its resistance in greenhouse
品种或品系
Cultivar and
line
亲本
Parent YL153ΠYL154 YL155ΠYL87 YL100ΠYL102 抗病反应 3Disease reaction
Katy Tetep + + + R
日本晴 2 2 2 2 S
113 Katy + + + R
117 Katy 2 2 2 S
208 Katy + + + R
209 Katy 2 2 2 S
406 Katy + + + R
602 Drew + + + R
605 Katy + + + R
606 Katy + + + R
611 Drew + + + R
617 Drew + + + R
620 Katy + + + R
927 Katy 2 2 2 S
928 Katy + + + R
1142 Katy 2 2 2 S
1143 Katy + + + R
1147 Katy + + + R
1150 Katy 2 2 2 S
1151 Katy 2 2 2 S
1152 Katy 2 2 2 S
1153 Katy 2 2 2 S
1154 Katy 2 2 2 S
1196 Katy + + + R
1197 Katy 2 2 2 S
1203 Drew + + + R
1204 Drew 2 2 2 S
1205 Drew 2 2 2 S
1274 Drew + + + R
1275 Drew 2 2 2 S
1288 Drew 2 2 2 S
1291 Drew + + + R
　注 : + :表示能扩增出特异性条带 ;2 :表示不能扩增出特异性条带 ; 3 :抗病反应采用稻瘟病菌菌株 ZN57 和 ZN61 温室喷雾人工接种法进行 ,R
表示抗病 ,S表示感病。
Notes : + : Indicated with Pi2ta gene ;2 : Indicated without Pi2ta gene ; 3 :Resistance was determined by standard spray assays with blast fungus strains ZN57 and
ZN61 in greenhouse ,R indicated resistant ,S indicated susceptible1
1621　12 期 王忠华等 :水稻抗稻瘟病基因 Pi2ta 的分子标记辅助选择 　　　

表 3 350 个 F3 株系中 Pi2ta 基因的分子检测
Table 3 Molecular survey of Pi2ta allele of 350 lines
from 6 F3 populations
杂交组合
Crosses
combination
Pi2ta 基因纯
合株系数
No1 of lines
containing
homozygous
Pi2ta allele Pi2ta 基因杂合株系数No1 of linescontainingheterozygousPi2ta allele 无 Pi2ta 基因株系数No1 of lines notcontainingPi2ta allele
KatyΠRU9101001 34 38 11
KBNTΠRU9101001 9 14 11
DrewΠRU9101001 26 26 7
KatyΠRU9101007 22 46 12
KBNTΠRU9101007 16 24 11
DrewΠRU9101007 11 23 9
Total 118 171 61
的种质资源 ,利用两对显性分子标记 YL155ΠYL87 和
YL183ΠYL87 对来自不同国家的 157 个水稻品种进
行了 PCR 检测 , Katy 作为阳性对照 ,日本晴作为阴
性对照 ,结果见表 4 和图 1。由表 4 可见 ,在 157 个
水稻品种中 ,只有 22 个品种含有抗稻瘟病基因
Pi2ta ,而大多数品种则不含 Pi2ta。表明该套分子标
记能快速而准确地鉴定出含 Pi2ta 基因的水稻种质
资源 ,为稻瘟病抗性育种的抗源亲本选择提供有效
方法和科学依据。
表 4 来自不同国家的 157 个水稻品种中 Pi2ta 基因的分子鉴定
Table 4 Molecular identification of Pi2ta allele of 157 rice cultivars from different countries
抗病基因 Pi2ta 的有无 3
Pi2ta presence 水稻品种数No1 of rice cultivar 代表性水稻品种Example of rice cultivar
Pi2ta 22 特青 ,Tetep ,Tadukan ,IR36 ,IR64 ,Katy ,Kaybonnet 和 Drew 等
No Pi2ta 135 浙 733 ,日本晴 ,IR8 ,C101A51 ,Tsuyuake ,Wells ,M202 和Lemont 等
　　注 : 3 : Pi2ta 基因存在与否根据抗病等位基因 pi2ta 显性标记 YL155ΠYL87 与感病等位基因 pi2ta 显性标记 YL183ΠYL87 的 PCR 扩增结果。
Notes : 3 : Pi2ta presence was determined by the resistant allele Pi2ta dominant marker YL155ΠYL87 and the recessive allele pi2ta dominant marker YL183ΠYL871
图 1 不同水稻品种中抗病基因 Pi2ta 的 PCR扩增结果
Fig11 PCR amplification of Pi2ta gene in different rice cultivars
A 为抗病等位基因 Pi2ta 显性分子标记 YL155ΠYL87 ;B 为感病等位基因 pi2ta 显性分子标记 YL183ΠYL87 ; (1～14 泳道分别为水稻品种 Katy、日本
晴、浙 733、IR8、Drew、Lemont、M202、Jefferson、Jasmine 85、Labelle、LaGrue、Maybelle、Tetep 和空白对照 (水) ,箭头所指的为 DNA 预期片段大小) 。
A:The resistant Pi2ta dominant marker YL155ΠYL87;B :The recessive pi2ta dominant marker YL183ΠYL87(Lanes 1 - 14 are rice cultivars Katy ,Nipponbare ,Zhe 733 ,
IR8 ,Drew ,Lemont ,M202 ,Jefferson ,Jasmine 85 ,Labelle ,LaGrue ,Maybelle ,Tetep and the water control1 The expected size of fragments showed as arrows) 1
213 　Pi2ta 基因与抗病性的关系
为了验证 Pi2ta 基因与稻瘟病抗性是否一致 , 用稻瘟病菌菌株 ZN57 ( IC217)和 ZN61 ( IB249)对日本晴和 30 个品系及 21 个相关品种进行了人工接种试
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验 ,Katy 对这两个菌株能产生抗性 ,作为阳性对照 ,
而日本晴则对这两个菌株感病 ,作为阴性对照[16 ] ,
结果见表 2 和表 5。由表 2 与表 5 可见 ,这两个稻瘟
病菌菌株对测试水稻品系和品种的抗病反应结果完
全一致。在 21 个水稻品种和 30 个品系中 ,分别有
13 个品种和 16 个品系抗 ZN57 和 ZN61 ,且都含有
Pi2ta 基因 ;而其他 22 个水稻品种或品系则都感病 ,
且不含 Pi2ta 基因。
表 5 利用 Pi2ta 标记对相关品种进
行 PCR扩增与稻瘟菌人工接种结果
Table 5 Resistance and Pi2ta presence of selected rice
cultivars whose information about the Pi2ta gene was known
品种
Cultivar
抗病反应
Resistance 3 Pi2ta检测结果Pi2ta
presence 3 3 已报道的结果Pi2ta genereported 参考文献Reference
C0101PKT R + Pi2ta [17 ] ,[18 ]
El Paso 144 R + Pi2ta [19 ]
IR236 R + Pi2ta [17 ]
IR264 R + Pi2ta [17 ]
Pai Kan Tao R + Pi2ta [17 ] ,[18 ]
PI21 R + Pi2ta [20 ]
PI22 R + Pi2ta [20 ]
PI24 R + Pi2ta [20 ]
PI25 R + Pi2ta [20 ]
Reiho R + Pi2ta [4 ] ,[19 ]
Shimokita R + Pi2ta [21 ] ,[22 ]
Tadukan R + Pi2ta [4 ] ,[19 ]
Tetep R + Pi2ta [4 ] ,[19 ]
C101A51 S 2 2 [17 ] ,[18 ]
CO39 S 2 2 [17 ] ,[23 ]
Fujiminori S 2 2 [17 ]
IR8 S 2 2 [17 ]
Norin229 S 2 2 [17 ]
Reimei S 2 2 [17 ]
Somewake S 2 2 [17 ]
Tsuyuake S 2 2 [17 ]
　注 : 3 :抗病反应根据稻瘟病菌菌株 ZN57 和 ZN61 在温室的人工接
种结果 ;R 表示抗病 S表示感病 ; 3 3 : pi2ta 基因存在与否根据抗病
等位基因 Pi2ta 显性标记 YL155ΠYL87 与感病等位基因 pi2ta 显性
标记 YL183ΠYL87 的 PCR 扩增结果 ; + 表示含 Pi2ta 基因 ;2 表示不
含 Pi2ta 基因。
Notes: 3 : Resistance was determined by spray inoculation with strains
ZN57 and ZN61 in greenhouse1 R :Resistant S :Susceptible1 3 3 : Pi2ta pr2
esence was determined by the resistant Pi2ta dominant marker YL155Π
YL87 and the recessive pi2ta dominant marker YL183ΠYL87 + : Pi2ta pr2
esence ;2 : Pi2ta absence1
本试验以 350 个 F3 株系为材料对 Pi2ta 基因与
田间抗病性关系进行调查 ,结果见表 6。所有抗病
基因 Pi2ta 纯合的株系均抗病 ,抗病基因 Pi2ta 杂合
的株系其抗病反应出现分离 ,而所有无 Pi2ta 的株
系均感病。表明抗稻瘟病基因 Pi2ta 存在状态与稻
瘟病的田间抗性表现一致。这主要是由于许多其他
抗病基因与 Pi2ta 基因紧密连锁引起的。因此 ,这
套分子标记可在水稻稻瘟病抗性辅助育种中运用。
表 6 350 个 F3 株系的田间稻瘟病抗性
Table 6 Field resistance to blast of 350 rice
lines from 6 F3 populations
杂交群体
Cross
抗病纯合
株系数
No1 of resistant
lines
抗病反应
分离株系数
No1 of lines
with segregating
resistance
感病株系数
No1 of
susceptible
lines
KatyΠRU9101001 34 38 11
KBNTΠRU9101001 9 14 11
DrewΠRU9101001 26 26 7
KatyΠRU9101007 22 46 12
KBNTΠRU9101007 16 24 11
DrewΠRU9101007 11 23 9
Total 118 171 61
3 　讨论
311 　水稻抗病育种的主要挑战与 Pi2ta 基因分子标
记建立的意义
　　有不少学者提出 ,利用与抗性基因紧密连锁的
分子标记进行辅助选择是正确选择抗病基因的有效
途径。的确 ,分子标记辅助选择不受外部环境条件
的影响 ,分析手段快速简便 ,可大大提高育种效率。
在这方面成功的报道不少[24～26 ] ,如 Huang 等[27 ] 利用
分子标记在杂交 F4 代将 4 个抗白叶枯病基因 ( Xa2
4 , Xa25 , Xa213 和 Xa221) 聚合到同一个水稻品系
IRBB60 中 ; Hittalmani 等[18 ] 利用 MAS 技术将抗稻瘟
病基因 Pi21、Pi2z5 和 Pi2ta 聚合到同一水稻品系
BL124 中。但由于抗病基因与分子标记间的重组率
在不同的群体中有较大的差异 ,同时构建分子标记
的群体往往不是育种材料 ,在实际应用中有一定局
限性。另外 ,由于这些分子标记不是基因本身 ,在育
种大量群体中可能出现不连锁的情形 ,导致抗病基
因选择的失败。因此 ,最好的办法是利用抗病基因
本身来建立相应的分子标记。抗病基因的克隆为建
立这种标记提供了可能。本文所提到的 Pi2ta 基因
分子标记正是根据抗病基因 Pi2ta 本身建立的。尽
管人们已克隆了不少具有生物功能的基因 ,包括 40
多个植物抗病基因[10 ] 。在水稻中已克隆出 5 个抗
病基因 ,包括 3 个抗白叶枯病基因 Xa21、Xa221 和
Xa221D[ 28～ 30 ] ,两个抗稻瘟病基因 Pi2ta 和 Pi2b[4 ,31 ] 。
这些基因目前主要应用在如何产生转基因植株和抗
病分子作用机制研究等方面 ,而在标记辅助育种选
择方面几乎是空白。据笔者所知 , Pi2ta 基因分子标
记是世界上第一个根据抗病基因本身所建立的标
记 ,而以往所报道的标记都是与目的基因紧密连锁
的 DNA 片段 ,因此两者存在显著的差别。在这里 ,
3621　12 期 王忠华等 :水稻抗稻瘟病基因 Pi2ta 的分子标记辅助选择 　　　

笔者将建立的标记在育种中的应用称为抗性基因辅
助选择。毋庸置疑 ,它将为抗病基因的应用提供一
条崭新的途径 ,同时也为作物分子标记辅助选择提
供更有力的技术保障。另外 ,除抗病基因外 ,人们也
克隆出许多具有其他生物功能的基因 ,如产量、品质
和生育期等 , Pi2ta 基因分子标记的建立也将为这些
功能基因的育种应用开辟新的途径。在此 ,笔者将
应用该类标记进行辅助选择称为功能基因辅助选择
(Function2assisted Selection ,简称 FAS) 。
312 　Pi2ta 基因分子标记在辅助选择及抗病机制研
究中的应用
　　Pi2ta 基因分子标记的建立为该抗病基因的辅
助选择提供了极大的便利。众所周知 ,育种目标的
最终实现与亲本材料的正确选择息息相关 ,水稻抗
病育种也不例外。含 Pi2ta 基因的水稻材料可作为
水稻抗病育种的良好亲本。应用笔者所建立的这套
分子标记可在野生稻和众多的水稻资源中快速而准
确地选择出抗稻瘟病基因 Pi2ta ,由于 Pi2ta 基因与
其他抗病基因紧密连锁 ,因此 ,利用这套标记所选择
到的亲本一般含有多个抗病基因 ,将这些抗病基因
通过常规杂交育种的方法可转到同一个高产优质水
稻品种中从而产生持久抗性 ,最终较好地实现水稻
抗病育种的目标。
另外 ,这套 Pi2ta 基因分子标记可在水稻抗病
机制研究方面发挥重要作用。主要表现在以下几个
方面 : (1) Pi2ta 基因对不同稻瘟病菌生理小种的反
应 ,即 Pi2ta 基因的遗传研究。一般而言 ,抗稻瘟病
基因的遗传分析采用人工接种的方法进行 ,但在人
工接种时往往容易出现因稻瘟菌孢子分布不均造成
的实验误差 ,甚至出现植株漏接的现象。利用这套
标记可很好地弥补人工接种的缺陷。(2) Pi2ta 基因
的进化研究。利用这套标记 ,我们发现野生稻中含
有 Pi2ta 基因 ,对不同野生稻的 PCR 扩增产物进行
克隆和测序 ,将对 Pi2ta 基因的进化研究产生积极
的作用。(3) Pi2ta 基因的功能研究。Pi2ta 基因和
相应的稻瘟病菌无毒基因 AVR2Pita 已经克隆 ,并在
分子水平上进行了阐述[4 ,32～34 ] ,根据基因对基因假
说 ,稻瘟病菌无毒基因 AVR2Pita 直接或间接编码激
发子 (elicitor) ,而水稻抗病基因 Pi2ta 则编码激发子
的受体蛋白 (receptor) ,激发子与受体蛋白相互作用
引发防卫基因表达从而产生抗性。但与蛋白如何结
合 , Pi2ta 基因究竟哪一段区域起作用和是否还需要
其他因子等 ,目前并不清楚。解决这些问题的最好
方法是利用各种理化和生物方法创造 Pi2ta 基因突
变体。笔者已经开始利用这套标记对经化学诱变剂
EMS和快中子处理的水稻突变体进行初步筛选与分
子分析 ,为进一步探讨 Pi2ta 基因的作用机制奠定
基础。
致　谢 :本研究在美国国家水稻研究中心植物分子
病理实验室完成 ,该实验室的所有成员在本实验中
给予了极大的帮助 ,阿肯色大学农业推广与研究中
心的相关人员也协助完成部分工作 ,在此一并致谢。
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