一种水稻抗稻瘟病基因Pi57oru1的分子标记及应用

本发明属于水稻抗病性分子生物，具体涉及一种水稻抗稻瘟病基因

pi57oru1的分子标记及应用。

背景技术：

1、水稻作为全球重要的粮食作物，为世界半数以上人口提供粮食来源，其安全生产直接关系到全球粮食安全。水稻生产中，稻瘟病、纹枯病、白叶枯病等病害常年发生并造成严重产量损失，不仅导致大面积减产，还显著降低稻米品质。因此，持续提升水稻产量与品质、有效控制病害发生，对保障粮食安全与农业可持续发展具有重要意义。

2、当前农作物病害防控主要采用抗病品种培育与化学药剂防治。传统化学防治虽见效快，但长期使用易导致病原菌抗药性产生，同时过量及不科学的用药还会造成农产品残留与生态环境污染。利用抗病基因介导的抗性开展抗病育种，是绿色、高效、可持续的病害防控策略。然而，培育广谱、持久抗病的作物品种仍面临诸多挑战。随着种质交流日益频繁，病原菌群体不断变异，单一抗病基因介导的专化抗性易被新的致病菌型克服，导致品种抗性在田间快速丧失。因此，挖掘与鉴定新的抗病基因、解析抗病信号调控网络，不仅可为抗病育种提供关键理论依据，也能为培育持久抗病品种提供宝贵基因资源。

3、稻瘟病的致病性遗传背景复杂、病原菌群体变异快，导致常规抗病育种难以应对致病群体的快速演化，育成品种往往仅能在生产上应用 3～5 年便丧失抗性，迫使生产再度依赖化学药剂防治，进而加剧农药残留与水土环境污染，形成恶性循环。此外，传统抗病育种依赖田间表型鉴定，不仅经验要求高、育种周期长达数年至十余年，且由于稻瘟病发病条件难以稳定控制、缺乏高效的抗病基因追踪手段，极大增加了聚合多个抗病基因以培育持久抗病品种的难度。因此，发掘广谱、持久的稻瘟病抗性基因，建立高效分子标记辅助育种技术，培育抗病寿命长、生产成本低、环境友好的抗病品种，已成为实现水稻可持续生产的关键途径。

4、在抗病基因研究中，等位基因挖掘能够有效揭示目标基因的遗传变异与进化规律，明确其与病原菌无毒基因互作的关键位点，同时可获得抗谱差异显著的功能等位基因，为抗病育种提供丰富的基因资源。

5、发明人在前期研究中已完成广谱高抗稻瘟病基因

pi57 的克隆与功能验证，并获得国家发明专利授权（专利号：zl201811221584.x）。在此基础上，通过等位基因挖掘策略，从普通野生稻（

oryza rufipogon）株系w0106 中鉴定到一个新的功能性等位基因

pi57oru1，该基因可显著提高水稻对稻瘟病的抗性。

6、通过比对抗病基因

pi57及其等位基因

pi57oru1的基因组序列，发现

pi57oru1在编码区存在一段 9 bp 的特异性插入序列，该变异特征可用于开发特异性分子标记。

7、因此，开发针对新的抗稻瘟病基因

pi57oru1 的功能性分子标记，用于分子标记辅助育种及种质资源中目标基因的快速鉴定，具有重要的理论价值与应用前景。经检索，目前国内外尚未见相关报道。

技术实现思路

1、针对以上技术问题，本发明提供了一种水稻抗稻瘟病基因

pi57oru1的分子标记及其应用。

2、本分子标记是在基因序列分析的基础上，根据

pi57oru1基因编码区序列上存在9bp dna序列插入的特点，开发特异性分子标记pi57oru1sp，其为核苷酸序列如seq id no：2所示的dna片段；所述dna片段中包含

pi57oru1 基因编码区中 9 bp 特异性插入序列，所述的插入序列为 aatgagttg。

3、扩增产物长度为 106 bp，该片段包含

pi57oru1 基因特有的 9 bp 插入序列。而不持有该基因的材料（如图1的带2-16）仅扩增出97 bp的片段长度，该标记能有效开展

pi57oru1基因的分子标记辅助选择。

4、本发明还保护一种用于检测水稻抗稻瘟病基因

pi57oru1的分子标记的引物对，所述引物对由正向引物和反向引物组成，正向引物的核苷酸序列如 seq id no：3 所示，反向引物的核苷酸序列如 seq id no：4所示。

5、本发明还保护所述分子标记pi57oru1sp或分子标记pi57oru1sp的引物对在水稻抗稻瘟病分子标记辅助育种、种质资源基因鉴定中的应用。利用该基因的分子标记能够在水稻选育中进行有目的的选择，为通过分子育种的方法选育抗稻瘟病水稻新品种提供新基因和指导依据。

6、进一步地，本发明还保护一种检测水稻材料中是否携带抗稻瘟病基因

pi57oru1的方法，包括以下步骤：1）提取待测水稻材料的基因组 dna；2）采用所述的引物对进行 pcr扩增；3）pcr 扩增产物经 8% 聚丙烯酰胺凝胶电泳分离，能够扩增获得 106 bp 特异性片段的水稻材料为携带广谱抗稻瘟病基因

pi57oru1 的材料。

7、进一步地，仅扩增出 106 bp 片段的为携带纯合

pi57oru1 基因的水稻株系；同时扩增出 97 bp 和 106 bp 两条片段的为携带

pi57oru1 基因位点杂合的水稻株系。仅扩增出97 bp片段的是不持有抗稻瘟病基因

pi57oru1的水稻品种。

8、优选地，pcr 扩增反应体系及反应条件如下：pcr扩增反应体系20 μl，其中含有2×es taq master mix 10 μl、10 μm正向引物1 μl、10 μm反向引物1 μl、10 ng/μl模板dna1μl，ddh2o 7 μl；pcr扩增的反应条件为：95℃预变性3 min；循环内95℃变性30 s，63℃退火30 s，72℃延伸1 min，共32个循环；最终72℃延伸5 min。

9、与现有技术相比，本发明的有益效果：

10、1.抗病品种传统选育的方法主要依赖于抗性鉴定和表型选择，不仅周期长，效率低，而且受环境等诸多条件的影响和限制，因而制约了抗病新品种的选育进程；本发明建立在pcr扩增基础上的分子标记辅助选择技术具有操作简便、稳定性好、效率高和对抗性基因的选择不受环境因素影响等特点。

11、2.在抗病基因研究中，通过等位基因挖掘，不仅可以发现目标基因的遗传变异与进化，分析其与病原菌无毒基因互作的关键氨基酸位点，同时，可挖掘抗谱不同的功能等位基因，以服务于抗病育种。

12、3.育种过程可以快捷地对杂交后代是否含有

pi57oru1进行鉴定，从而可以筛选出含有

pi57oru1抗性基因的水稻品种或品系，加快水稻育种的进程。

13、4.本发明为水稻稻瘟病抗性育种提供了新的抗病基因资源筛选标记，利用分子标记pi57oru1sp进行水稻分子辅助育种，不仅筛选快速、精确，不受环境影响，选择目标明确，而且节约了生产成本，提高了水稻品种或品系的选择效率和质量，培育出持有

pi57oru1抗性基因的水稻品种或品系，可以提高水稻品种对稻瘟病的抗性。