一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系

文档序号:1923593 发布日期:2021-12-03 浏览:13次 >En<

阅读说明:本技术 一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系 (Technical system with inclusion and accurate identification and excavation of rice blast Pik disease-resistant allele family ) 是由 潘庆华 柴瑞鹏 陈心仪 华丽霞 王玲 于 2021-06-09 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系。该技术体系根据该基因家族存在清晰的“单元型-亚单元型-等位基因”等三级分化而设置其三级检测标记。该技术体系可用于稻瘟病Pik抗病等位基因家族之抗病基因的鉴定及挖掘,具有系统而严谨的包容性及可比较性。而且同样适用于普遍存在抗病等位基因家族情形的其他各种植物病害系统抗病基因的鉴定及挖掘,具有显著的开放性及通用性。可广泛应用于提高禾本科作物包括但不限于水稻种质资源利用的目的性及效率,提高抗病育种工作的目的性及效率,以及提高抗病品种的合理布局并延长其使用寿命。(The invention discloses a technical system which has the advantages of compatibility and accurate identification and excavation of rice blast Pik disease-resistant allele families. The technical system sets a three-level detection marker according to the clear three-level differentiation of &#39;haplotype-sub-haplotype-allele&#39; and the like of the gene family. The technical system can be used for identifying and excavating the disease-resistant genes of the rice blast Pik disease-resistant allele family, and has systematic and strict inclusion and comparability. But also is suitable for the identification and excavation of disease-resistant genes of other various plant disease systems in the ubiquitous disease-resistant allele family situation, and has remarkable openness and universality. Can be widely applied to improving the purpose and the efficiency of the utilization of the germplasm resources of gramineous crops including but not limited to rice, improving the purpose and the efficiency of the breeding work for disease resistance, improving the reasonable layout of disease-resistant varieties and prolonging the service life of the disease-resistant varieties.)

一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因 家族的技术体系

技术领域

本发明属于农业生物技术领域,更具体地,涉及一套具有包容性且精确鉴别 并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系。

背景技术

水稻是世界上最重要的粮食作物之一,约有一半以上的人口以稻米为主食。 由稻瘟病菌(Pyriculariaoryzae)引起的稻瘟病是对水稻生产为害最严重的病害之 一,每年都造成大量的粮食损失。从环境保护及农业可持续发展的观点来看,抗 病品种的育成与利用是防治稻瘟病最安全有效的方法。传统的水稻抗病育种依赖 于对育种材料抗性表型的直接鉴定,这不仅要求育种者必须具备丰富的接种、调 查经验,而且还容易受到环境以及人为因素的影响,鉴定结果容易造成误差,而 且目标基因,特别是同类目标基因聚合的选择效率很低甚或不可能。随着分子标 记鉴定技术的发展,其方便、可靠且不受环境影响等优点使该技术的应用价值及 前景越来越受到关注。在植物育种方面,通过开发与目标基因紧密连锁的分子标 记,特别是在基因内部开发其功能特异性的分子标记,对目标基因进行选择可靠 性高,由此大大加快了育种进程。

一般地,在寄主植物抗病基因与病原菌无毒基因漫长的‘军备竞赛’过程中, 抗病基因以进化成本最低的‘基因家族’甚或‘复等位基因家族’的形式,产生新的 抗病特异性才能跟上无毒基因快速变异的步伐。也就是说,在病原菌长期而强烈 的选择压力下,上述‘基因家族’一般地产生功能性/非功能性的单元型 (haplotype)分化;如果是在育种计划中长期使用的广谱持久抗性‘基因家族’,在 功能性单元型中会进一步分化为不同的亚单元型(sub-haplotype);而在亚单元 型中则进一步分化为具有不同抗病特异性的抗病基因(resistance gene)(Zhai et al.2011,New Phytologist,189:321-334)。

在上述“单元型-亚单元型-抗病基因”等三级进化历程中都存在明显而清晰 的核苷酸多态性,包括单核苷酸多态性(single nucleotide polymorphism,SNP)以 及多核苷酸多态性(即插入/缺失,Insertion/Deletion,InDel)。在此,将功能基因内 部的SNP及InDel统称为功能性核苷酸多态性。由此一方面,不同抗源品种鉴 定到的抗病基因经常聚集于同一基因簇中,另一方面,广谱持久抗源品种通常在 多个基因簇中同时存在功能性的抗病基因。以稻瘟病抗病基因为例,在目前报道 的100余个主效基因中,据信至少40%是已知基因的等位基因甚或同一基因;这 些基因主要聚集于水稻染色体1(Pi37簇),2(Pib簇),6(Pi2/Pi9簇),8(Pi36簇),9 (Pii簇),11(Pik簇)以及12(Pita簇)等基因簇中,其中染色体6,11及12的基因簇 是广谱持久抗性基因的主要来源(Sharma et al.2012,AgriculturalResearch 1: 37-52;Liu and Wang 2016,National Science Review 3:295-308)。

如上所述,位于染色体11长臂端的Pik基因家族是在全球水稻抗病育种计 划中应用最广泛的广谱持久抗源(Wang et al.2009,Phytopathology 99:900-905; Hua etal.2012,Theor Appl Genet 125:1047-1055)。该基因家族除了传统的5个等 位基因(Pik,Pik-m,Pik-s,Pik-p,Pik-h)之外,在稻瘟病菌长期而强烈的选择压力 下,产生了Pi1等多个抗谱更具特异性及广谱性的等位基因(Ashikawa et al.2008, Genetics 180:2267-2276;Wang et al.2009,Phytopathology 99:900-905;Yuan et al. 2011,Theor ApplGenet 122:1017-1028;Zhai et al.2011,New Phytologist 189: 321-334;Hua etal.2012,Theor Appl Genet 125:1047-1055;Zhai et al.2014,Plos One 9:e98067)。前期的研究表明,(1)该基因家族因为其着丝粒方向的近旁存在 一个大的InDel(127/70kb)而形成了功能性(K型)/非功能性(N型)单元型的分化 (Yuan et al.2011,Theor ApplGenet 122:1017-1028;Zhai et al.2011,New Phytologist 189:321-334);(2)在K单元型中会进一步存在KM(Pik-m之类)亚单 元型及KH(Pik-h之类)亚单元型的分化(翟纯,2012,华南农业大学博士学位论 文);(3)所有Pik等位基因的稻瘟病抗性必需由2个相邻的NBS-LRR(nucleotide binding site leucine-rich repeat)类抗病基因(在此简称为#1基因及#2基因)共同介 导(Ashikawa et al.2008,Genetics 180:2267-2276;Wang etal.2009,Phytopathology 99:900-905;Yuan et al.2011,Theor Appl Genet 122:1017-1028;Zhai et al.2011, New Phytologist 189:321-334;Hua et al.2012,Theor ApplGenet 125:1047-1055; Zhai et al.2014,Plos One 9:e98067)。由此,结合#1及#2成对基因的基因型,功 能性单元型只有一种类型(#1及#2成对基因皆为功能性基因型的品种;K1/K2), 非功能性单元型则存在多种类型(#1及#2成对基因中缺少一个或完全不含有功能 性基因型的品种,包括但不限于N1,N2,K1,K2,N1/N2,N1/K2,K1/N2等);而功 能性亚单元型则存在4种类型(KM1/KM2,KH1/KH2,KM1/KH2,KH1/KM2)(翟 纯,2012,华南农业大学博士学位论文;Zhai et al.2011,New Phytologist 189: 321-334;Hua et al.2012,Theor ApplGenet 125:1047-1055)。

由于Pik基因家族是水稻抗病育种计划中最重要的广谱抗源而被长期且广泛 地利用,在稻瘟病菌持续而强烈的选择压力下,在“单元型-亚单元型-等位基因” 等三级进化层面都产生了复杂而多样的变异。但是,这些研究成果都没有形成具 有可操作性的、能广泛应用于生产实践的技术体系。换言之,目前的抗病基因分 子标记研究成果几乎都是针对特定基因的特定位点而零散开发的;包括申请人前 期的Pik-s功能特异性分子标记专利(中国专利ZL201210118460.5);华智生物技 术有限公司申请中的“Pik基因座的SNP分子标记及应用”(中国专利 2020115661479);以及Pik相关分子标记的论文(Tian et al.2021,Journal of Integrative Agriculture 20:1554-1562;Meng et al.2021,MolecularGenetics and Genomics,https://doi.org/10.1007/s00438-021-01795-w)。对于复杂的基因家族而 言,由此产生的2个问题是:(1)任何特定基因的分子标记都难以避免因分子标记的技术局限性而产生标记假阳性的问题(特定片段/位点相同并不代表供试品种 就含有与目标基因完全一致的基因);(2)任何特定基因的分子标记都难以构成一 个具有包容性及可比性的技术体系而在复杂基因家族中不断地挖掘、鉴定新型的 等位基因,以及鉴别在复杂基因家族中容易产生的“异名同质基因”、“同名异质 基因”以及“真假目标基因”等问题。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术的上述不足,提供一套具有包容性且精准 鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系。该技术体系根据该基因家 族存在清晰的“单元型-亚单元型-等位基因”等三级分化而设置其三级检测标记; 其功能性单元型(#1及#2成对基因皆为功能性基因型的品种K1/K2)/非功能性单 元型(#1及#2成对基因中缺少一个或完全不含有功能性基因型的品种包括但不限 于N1/N2,N1/K2,K1/N2等)检测的最优单元型特异性分子标记组合为 Pik-K1P/A(1-6230~6419)/Pik-N1P/A(1-6230~6419)及Pik-K2P /A(2-930~1110)/Pik-N2P/A(2-930~1110);其 K1/K2功能性单元型之亚单元型(KM1/KM2,KH1/KH2,KM1/KH2,KH1/KM2) 检测的最优亚单元型特异性分子标记组合为KM1/KH1G1-357A//KM2/KH2G2-1559C; 其K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik检测的最优目标基因特异性分子标记组合为PikT1-2793C及PikT1-5932G;其K1/K2功能性单元 型之KM1/KM2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik-m检测的最优目标基因特异性 分子标记为PikmC1 -851G/A;其K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型之抗性 基因Pik-s检测的最优目标基因特异性分子标记组合为KM2/KH2G2-1559C及 PiksC1-957T;其K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型之广谱持久抗性基因 Pi1检测的最优目标基因特异性分子标记组合为Pi1T1-853G及Pi1T2-2519A;其K1/K2 功能性单元型之KM1/KH2混合亚单元型之新型抗性基因Pik-IR8检测的最优目 标基因特异性分子标记组合为Pik-IR8A1-149G及Pik-IR8A1-927G;其K1/K2功能性 单元型之KH1/KH2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik-p/Pi7检测的最优目标基因 特异性分子标记组合为Pikp/7/khA2-2137G及Pikp/7T1-961A/G/C;其K1/K2功能性单元 型之KH1/KH2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik-h检测的最优目标基因特异性 分子标记组合为Pikp/7/khA2-2137G及PikhA1-961T/G/C;其K1/K2功能性单元型之 KH1/KH2亚单元型之新型抗性基因Pik-IR64检测的最优目标基因特异性分子标 记组合为Pik-IR64T1-3013C及Pik-IR64T1-5468C;任一检测标记不符合本技术体系的 鉴定结果都不是相应的目标基因而推断为该基因家族可能的新型等位基因。

本发明的第二目的是提供一种稻瘟病Pik抗病等位基因家族序列比较及其特 异性序列的鉴定方法。

本发明的第三目的是提供一种稻瘟病Pik抗病等位基因家族之功能性 (K1/K2)/非功能性单元型特异性分子标记及其鉴定方法。

本发明的第四目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能 性单元型之亚单元型(KM1/KM2,KH1/KH2,KM1/KH2,KH1/KM2)特异性分子 标记及其鉴定方法。

本发明的第五目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能 性单元型之KM1/KM2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik的特异性分子标记及其 鉴定方法。

本发明的第六目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能 性单元型之KM1/KM2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik-m的特异性分子标记及 其鉴定方法。

本发明的第七目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能 性单元型之KM1/KM2亚单元型之抗病基因Pik-s的特异性分子标记及其鉴定方 法。

本发明的第八目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能 性单元型之KM1/KM2亚单元型之广谱持久抗性基因Pi1的特异性分子标记及其 鉴定方法。

本发明的第九目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能 性单元型之KM1/KH2混合亚单元型之新型等位基因Pik-IR8的特异性分子标记 及其鉴定方法。

本发明的第十目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能 性单元型之KH1/KH2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik-p/Pi7的特异性分子标记 及其鉴定方法。

本发明的第十一目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2 功能性单元型之KH1/KH2亚单元型之广谱持久抗性基因Pik-h的特异性分子标 记及其鉴定方法。

本发明的第十二目的在于提供上述稻瘟病Pik抗病等位基因家族之K1/K2 功能性单元型之KH1/KH2亚单元型之新型等位基因Pik-IR64的特异性分子标记 及其鉴定方法。

本发明的第十三目的在于提供利用上述一套具有包容性且精准鉴别并挖掘 稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系从未知的稻种资源群体中鉴别并挖掘 Pik抗病等位基因的应用及实例。

本发明的第十四目的在于提供利用上述一套具有包容性且精准鉴别并挖掘 稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系从稻种资源中甄别该等位基因家族存在 的“异名同质基因”及“同名异质基因”的应用及实例。

本发明的第十五目的在于提供利用上述一套具有包容性且精准鉴别并挖掘 稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系从稻种资源中甄别该等位基因家族存在 的真假目标基因的应用及实例。

本发明目的通过以下技术方案(技术路线图如图1所示)实现:

本发明提供了稻瘟病Pik抗病等位基因家族之序列比较及特异性序列的鉴定 方法(图2-12)。其中,

从美国国家生物技术信息中心(national center of biotechnologyinformation, NCBI;http://www.ncbi.nlm.nih.gov)等公共数据库中检索并下载了11个测序参考 品种之稻瘟病Pik抗病等位基因家族的序列,其中,7个已经分离克隆的稻瘟病Pik等位基因家族的基因组序列为(除了Pik-m之外,其余6个基因皆为申请人所 克隆并提供):

Pik的NCBI登录号为:HM048900.1;

Pik-m的NCBI登录号为:AB462256.1;

Pik-s的NCBI登录号为:HQ662329.1;

Pi1的NCBI登录号为:HQ606329.1;

Pik-p的NCBI登录号为:HM035360.1;

Pi7的NCBI登录号为:HQ660231.1;

Pik-h的NCBI登录号为:HQ662330.1。

为了便于序列比对分析,加入了2个测序参考感病品种日本晴(Nipponbare,NPB),绥粳18(Suijing 18,SJ 18)相应的基因组序列;

为了验证本专利技术体系的包容性及开放性,加入了2个测序参考抗病品种 IR8及IR64相应的基因组序列。

通过生物信息学方法进行序列比较分析。结果表明,

(1)Pik抗病等位基因家族之#1及#2基因的序列都存在明显的功能性单元型(Pik,Pik-m,Pik-s,Pi1,Pik-IR8,Pik-p,Pi7,Pik-h,Pik-IR64)与非功能性单元型 (Pik-NPB,Pik-SJ18)的分化(典型位置如标记#1及#2所示);

(2)Pik抗病等位基因家族的序列在功能性单元型中,进一步存在明显的KM 亚单元型(Pik-m,Pik,Pik-s,Pi1,Pik-IR8)与KH亚单元型(Pik-h,Pik-p,Pi7, Pik-IR64,Pik-IR8)的分化(典型位置如标记#3及#4所示;其中Pik-IR8属于 KM/KH混合亚单元型);

(3)上述Pik抗病等位基因家族9个功能性家族成员都存在功能特异性 SNP(典型位置如标记#5~#17所示)。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之功能性/非功能性单元型的特异性分 子标记及其鉴定方法(图3)。其中,

(1)单元型特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列的比 对结果,针对功能性/非功能性单元型分化清晰的基因组区域,开发了单元型特 异性的2组P/A标记。亦即#1基因:Pik-K1P/A(1-6230~6419)/Pik-N1P/A(1-6230~6419);#2 基因:Pik-K2P /A(2-930~1110)/Pik-N2P/A(2-930~1110)

标记说明:K1及K2,分别表示#1及#2基因之功能性单元型;对应地,N1 及N2,分别表示#1及#2基因之非功能性单元型;P/A,存在(presence;目标基 因型)/缺失(absence;非目标基因型);1-6230~6419,意为#1基因之#6230~6419 基因组区段,如此类推(下同);

(2)对18个不同类型的供试品种进行了检测,由此可以将其划分为如下2种 类型的基因型(单元型):

功能性单元型品种(#1及#2成对基因皆为功能性基因型的品种;K1/K2): CK1,Kusabue;CK2,IRBLk-Ka;CK3,Tsuyuake;CK4,IRBLkm-Ts;CK5,Shin 2; CK6,IRBLks-F5;CK7,C101LAC;CK8,Tetep;CK9,IR8;CK10,K60;CK11, IRBLkp-K60;CK12,IRBL7-M;CK13,IRBLkh-K3;CK14,IR64;

非功能性单元型品种(#1及#2成对基因中缺少一个或完全不含有功能性基因 型的品种):CK15,Nipponbare(N1/N2);CK16,Achi Asahi(N1/N2);CK17, Maowangu(N1/K2);CK18,93-11(N2);

特别地,由于Pik等位基因之功能性/非功能性单元型特异性标记是互为‘存 在/缺失’的标记,一般情况下只检测一对功能性单元型特异性标记即可;而且功 能性单元型品种(K1K2)以外的其余单元型品种(N1N2,K1N2,N1K2,K1,K2, N1,N2等)皆可判断为非功能性单元型品种而可被排除于后续的检测中。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之功能性单元型之亚单元型的特异性分 子标记及其鉴定方法(图4)。其中,

(1)亚单元型特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列 的比对结果,发现了多于10个SNP(#1基因:G1-357A,T1-424C,T1-489C等;#2 基因:A2-696T,G2-1559C等)可以将功能性单元型进一步划分为KM亚单元型 (类似于Pik-m),以及KH亚单元型(类似于Pik-h)。将其中4个(G1-357A,T1-424C; A2-696T,G2-1559C)设计为亚单元型特异性分子标记,并从中选择2个最优的 为亚单元型特异性分子标记组合,亦即#1基因:KM1/KH1G1-357A(上带,KM1;下 带,KH1);#2基因:KM2/KH2G2-1559C(上带,KM2;下带,KH2);

标记说明:KM1/KH1G1-357A,位于#1基因之#357碱基之KM/KH亚单元型 特异性SNP,如此类推;

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,由此可以将其划分为 如下3种类型的基因型(亚单元型):

KM1/KM2亚单元型品种:CK1,Kusabue;CK2,IRBLk-Ka;CK3,Tsuyuake; CK4,IRBLkm-Ts;CK5,Shin 2;CK6,IRBLks-F5;CK7,C101LAC;CK8,Tetep;

KH1/KH2亚单元型品种:CK10,K60;CK11,IRBLkp-K60;CK12,IRBL7-M; CK13,IRBLkh-K3;CK14,IR64;

KM1/KH2混合亚单元型品种:CK9,IR8。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2 亚单元型之广谱持久抗性基因Pik的特异性分子标记及其鉴定方法(图5)。其中,

(1)Pik特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列的比对 结果,发现了4个目标基因Pik特异性的SNP(A1-1380T,G1-2588T,T1-2793C, T1-5932G);其中A1-1380T,G1-2588T经验证为测序错误而产生的SNP而被排除。 将2个真实的SNP设计为Pik功能特异性分子标记PikT1-2793C(上带,非目标基因; 下带,目标基因)及PikT1-5932G(上带,目标基因;下带,非目标基因);。

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,结果表明,上述2个 Pik特异性分子标记都可以将Pik区分于该基因家族所有的等位基因:

目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);

非目标基因携带品种:CK3,Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m); CK5,Shin2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep (Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2 亚单元型之广谱持久抗性基因Pik-m的特异性分子标记及其鉴定方法(图7)。其 中,

(1)Pik-m特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列的比 对结果,发现了目标基因Pik-m唯一的特异性SNP(C1-851G/A);将其设计为 Pik-m特异性分子标记PikmC1-851G/A(上带及下带,非目标基因;中带,目标基因);

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,结果表明,上述1个 Pik-m特异性分子标记即可以将Pik-m区分于该基因家族所有的等位基因:

目标基因携带品种:CK3,Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8 (Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7); CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2 亚单元型之抗病基因Pik-s的特异性分子标记及其鉴定方法(图8)。其中,

(1)Pik-s特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列的比 对结果,并未发现目标基因Pik-s特异性的SNP,但是一个最优组合[C1-957T +G2-1559C(#4KM2/KH2)]却能将目标基因Pik-s与该基因家族所有的等位基因 区分开来;将二者组合为Pik-s的特异性分子标记:PiksC1-957T(上带,非目标基因; 下带,目标基因);KM2/KH2G2-1559C(上带,目标基因;下带,非目标基因);

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,结果表明,上述2个 Pik-s特异性分子标记的组合即可以将Pik-s区分于该基因家族所有的等位基因:

目标基因携带品种:CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep (Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2 亚单元型之广谱持久抗性基因Pi1的特异性分子标记及其鉴定方法(图9)。其中,

(1)Pi1特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列的比对 结果,发现4个目标基因Pi1特异性的SNP(T1-853G,C1-3273G,T1-3783G, T2-2519A);其中C1-3273G,T1-3783G经验证为测序错误而产生的SNP而被排除。 将2个真实的SNP设计为Pi1特异性分子标记Pi1T1-853G(上带及下带,非目标基 因;中带,目标基因)及Pi1T2-2519A(上带,非目标基因;下带,目标基因);

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,结果表明,上述2个 Pi1特异性分子标记都可以将Pik区分于该基因家族所有的等位基因:

目标基因携带品种:CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KH2混 合亚单元型之新型抗性基因Pik-IR8的特异性分子标记及其鉴定方法(图10)。其 中,

(1)Pik-IR8特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列的 比对结果,发现了2个目标基因Pik-IR8特异性的SNP(A1-149G,A1-927G);将 其设计为Pik-IR8特异性分子标记Pik-IR8A1-149G(上带,非目标基因;下带,目标基 因)及Pik-IR8A1-927G(上带,非目标基因;下带,目标基因);

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,结果表明,上述2个 Pik-IR8特异性分子标记都可以将Pik区分于该基因家族所有的等位基因:

目标基因携带品种:CK9,IR8(Pik-IR8);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK10,K60(Pik-p);CK11, IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14, IR64(Pik-IR64)。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KH1/KH2亚 单元型之广谱持久抗性基因Pik-p/Pi7/Pik-h的特异性分子标记及其鉴定方法(图 11)。其中,

(1)Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族 序列的比对结果,发现了1个目标基因Pik-p特异性的SNP(T1-1229C),经验证 为测序错误产生的而被排除;未发现Pi7及Pik-h的特异性SNP,但是一个最优 组合[A2-2137G+T1-961A/C/G+A1-961T/C/G]却能将3个目标基因与该基因家 族所有的等位基因区分开来;将三者组合为Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标记: Pikp/7/khA2-2137G(上带,目标基因;下带,非目标基因),Pikp/7T1-961A/G/C(上带,非目标 基因;下带,目标基因),PikhA1-961T/G/C(上带,非目标基因;下带,目标基因);

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,结果表明,上述一组3 个Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标记即可以将3个目标基因区分于该基因家族所有 的等位基因:

目标基因Pik-p与Pi7相同,其携带品种为:CK10,K60(Pik-p);CK11, IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);

目标基因Pik-h携带品种:CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK14,IR64 (Pik-IR64)。

特别地,经上述分子标记验证存在2个测序错误:

(a)Pik-p与Pi7的序列相同,不存在SNP:Pi7之#961C实为#961T;

(b)Pik-h之#961G实为#961A(详见图11之参考标记#15b)。

本发明提供了Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KH1/KH2亚 单元型之新型抗性基因Pik-IR64的特异性分子标记及其鉴定方法(图12)。其中,

(1)Pik-IR64特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列的 比对结果,发现了17个目标基因Pik-IR64特异性的SNP(T1-3013C,G1-4705A, T1-5468C等);将其中3个(T1-3013C,G1-4705A,T1-5468C)设计为Pik-IR64特 异性分子标记,并从中选择2个最优的作为Pik-IR64特异性分子标记组合: Pik-IR64T1-3013C(上带,非目标基因;下带,目标基因)及Pik-IR64T1-5468C(上带,非目 标基因;下带,目标基因);

(2)对上述14个功能性单元型供试品种进行了检测,结果表明,上述2个 Pik-IR64特异性分子标记都可以将Pik-IR64区分于该基因家族所有的等位基因:

目标基因携带品种:CK14,IR64(Pik-IR64);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60 (Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3 (Pik-h)。

本发明提供了利用上述一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等 位基因家族的技术体系从未知的稻种资源群体中鉴别并挖掘Pik等位基因的实例 (图13)。其中,

(1)供试品种组成:8个Pik等位基因携带者作为对照品种(CK1-8);CK1, Kusabue(Pik);CK2,Tsuyuake(Pik-m);CK3,Shin 2(Pik-s);CK4,C101LAC(Pi1);CK5,IR8(Pik-IR8);CK6,K60(Pik-p=Pi7);CK7,IRBLkh-K3(Pik-h);CK8,IR64 (Pik-IR64);CV1-15为古老的籼稻品种;CV16-30为现代的籼稻品种;CV31-45 为古老的粳稻品种;CV46-60为现代的粳稻品种;

(2)Pik等位基因之功能性/非功能性单元型的鉴定(图13a):在60个供试品 种中,

21个K1/K2功能性单元型品种:CV1,CV2,CV4,CV10,CV14,CV18,CV19, CV27,CV32,CV36,CV37,CV45,CV46,CV48,CV49,CV50,CV51,CV54,CV56, CV57,CV58;

特别地,由于Pik等位基因之功能性/非功能性单元型特异性标记是非此即彼 的‘存在/缺失’标记,一般情况下只检测一对功能性单元型特异性标记即可;而且 功能性单元型品种以外的其余品种皆可判断为非功能性单元型品种而被排除于 后续的检测中;

(3)Pik等位基因之亚单元型的鉴定(图13b):在21个K1/K2功能性单元型供 试品种中,

11个为KM1/KM2亚单元型品种:CV10,CV36,CV37,CV46,CV48,CV49, CV50,CV54,CV56,CV57,CV58;

7个为KH1/KH2亚单元型品种:CV1,CV4,CV14,CV18,CV19,CV27, CV45;

1个为KM1/KH2混合亚单元型品种:CV2;

2个为KH1/KM2混合亚单元型品种:CV32,CV51;

(4)Pik等位基因的鉴定:在21个K1/K2功能性单元型供试品种中,

目标基因Pik携带品种(图13c):CV54,CV56,CV57,CV58;

目标基因Pik-m携带品种(图13d):没有;

目标基因Pik-s携带品种(图13e):CV36,CV37,CV46,CV48,CV49,CV50;

目标基因Pi1携带品种(图13f):没有;

目标基因Pik-IR8携带品种(图13g):CV2;

目标基因Pik-p携带品种(图13h):CV27;

目标基因Pik-h携带品种(图13h):没有;

目标基因Pik-IR64携带品种(图13i):CV1,CV4,CV14,CV18,CV19,CV45;

新型Pik等位基因携带品种(图13c-i):CV10,CV32,CV51。

由于最新挖掘的3个新型等位基因的基因型既与已知的8个等位基因的不 同,它们之间彼此亦不相同,因此,被分别命名为Pik-CKN(Chikenuo,CV10; GenBankMZ358906),Pik-GDD(Gaoyangdiandaodahongmeng,CV32; GenBankMZ358907),Pik-SRC(Sariceltik,CV51;此基因序列已经公开于翟纯, 2012,华南农业大学博士学位论文)。

该实例鉴证了本技术体系具有的包容性及可比性,因为在挖掘了上述2个新 型基因(Pik-IR8,Pik-IR64)的基础上又增加了上述2个具有可比性的新基因。

本发明提供了上述一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基 因家族的技术体系甄别Pik抗病等位基因家族之3个抗病基因Pik-p/Pi7/Pik-h之 间产生的“异名同质基因”及“同名异质基因”的正反实例(图3,4,11)。其中,

正例1:如上所述,目标基因Pik-p的携带者应该属于Pik基因家族之K1/K2 功能性单元型(I级标记;图3),KH1/KH2功能性亚单元型(II级标记;图4),而 且2个功能特异性分子标记(III级标记;图11)(Pikp/7/khA2-2137G,Pikp/7T1-961A/G/C) 皆为阳性(含有目标基因,下同)的品种。由此推断2个品种(CK10,CK11)携带目 标基因Pik-p;

反例1-1:品种CK12原来被认为是Pi7的携带者(Tsunematsu et al.2000, BreedSci,50:229-234;甘霖,2011.稻瘟病抗性基因Pi7的克隆及其功能研究. 华南农业大学学位硕士论文)。但在该技术体系中,其三级分子标记检测的结果 却与Pik-p的完全相同。由此推断Pi7实为Pik-p的“异名同质基因”,亦即该基 因原来的特异性SNP(C1-961T/A/G)是测序错误,实为与Pik-p的完全相同 (T1-961A/G/C)(图11)。

反例1-2:品种CK13被确认为Pik-h的携带者(Tsunematsu et al.2000,BreedSci,50:229-234;翟纯,2012,华南农业大学博士学位论文)。在该鉴别体系中, CK13(Pik-h)在I级标记(图3)、II级分子标记(图4),以及III级分子标记之 Pikp/7/khA2-2137G检测的结果与CK10,CK11(Pik-p),以及CK12(Pi7=Pik-p)的完 全相同,而Pikp/7T1-961A/G/C检测的结果与Pik-p/Pi7的不相同(图11),由此似乎可 以推断Pik-h特异性的SNP如测序结果那样为(G1-961T/A/C)。但是,当以此SNP (G1-961T/A/C)设计为分子标记时,品种CK10-14之间并无差异性(图10之参考 标记),而当以SNP(A1-961T/G/C)设计为分子标记时,品种CK13与全体CK 品种具有差异性。由此说明由测序错误而产生了“同名异质基因”,亦即 PikhG1-961T/A/C与PikhA1-961T/G/C是不同的Pik等位基因,而后者才是真正的Pik-h(图 11)。

本发明提供了上述一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基 因家族的技术体系甄别Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之 KM1/KM2亚单元型之真假抗病基因Pik的正反实例(图3,4,5,13)。其中,

正例2:如上所述,目标基因Pik的携带者应该属于Pik基因家族之K1/K2 功能性单元型(I级标记;图3),KM1/KM2功能性亚单元型(II级标记;图4),而 且2个功能特异性分子标记(PikT1-2793C,PikT1-5932G)皆为阳性的品种(CK1,CK2; III级标记;图5)。由此推断4个品种(CV54,CV56,CV57,CV58)携带目标基因 Pik(图13);

反例2:品种CV32的单元型为K1/K2,但是其亚单元型则为KH1/KM2,而 且2个Pik功能特异性分子标记中,只有PikT1-2793C为阳性(图13)。如果仅仅以 单元型特异性及Pik功能特异性分子标记PikT1-2793C为判断依据,CV32应该被判 断为目标基因Pik的携带者。但是如果以本发明构建的系统而严谨的Pik等位基 因家族之鉴别体系来作判断,该品种并非目标基因Pik的携带者,而是新发掘的 Pik等位基因Pik-GDD,因为其亚单元型并非KM1/KM2型,而2个Pik功能特 异性分子标记中,只有PikT1-2793C为阳性(图13)。

本发明提供了上述一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基 因家族的技术体系甄别Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之 KM1/KM2亚单元型之真假抗病基因Pik-s的正反实例(图3,4,8,13)。其中,

正例3:如上所述,目标基因Pik-s的携带者应该属于Pik基因家族之K1/K2 功能性单元型(I级标记;图3),KM1/KM2功能性亚单元型(II级标记;图4),而 且2个功能特异性分子标记(KM2/KH2G2-1559C,PiksC1-957T)皆为阳性的品种(CK5, CK6;III级标记;图8)。由此推断6个品种(CV36,CV37,CV46,CV48,CV49, CV50)携带目标基因Pik-s(图13);

反例3-1:虽然品种CV10的单元型为K1/K2,亚单元型亦为KM1/KM2,但 是在2个Pik-s功能特异性分子标记中,只有KM2/KH2G2-1559C为阳性。由此推断 该品种并非目标基因Pik-s的携带者,而是新挖掘的Pik等位基因Pik-CKN。

反例3-2:虽然品种CV51的单元型为K1/K2,但是其亚单元型则为 KH1/KM2,而且2个Pik-s功能特异性分子标记中,只有KM2/KH2G2-1559C为阳 性。由此推断该品种并非目标基因Pik-s的携带者,而是新发掘的Pik等位基因 Pik-SRC。

上述实例从不同角度实证了本发明之技术体系具有强大的挖掘新基因的包 容性,以及去伪存真的可比较性。

本发明提供的“一种具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因 家族的技术体系”具有重要的应用价值:利用该技术体系可以在没有任何基因组 序列信息,以及在没有接种鉴定信息的条件下,实现对大量的禾本科植物包括但 不限于水稻的种质资源(高粱、短柄草等含有Pik同源基因;Zhai et al.2011,New Phytologist 189:321-334;Hua et al.2012,Theor Appl Genet 125:1047-1055)及其 育种材料进行Pik抗病等位基因家族的精准鉴别,同时挖掘更具应用价值的新型 Pik抗病等位基因。由此对提高植物种质资源利用的目的性及效率,提高抗病育 种工作的目的性及效率,以及提高抗病品种的合理布局并延长其使用寿命等应用 方面起到无可替代的作用。

与现有技术相比,本发明具有如下突出的创新性及有益效果:

(1)有别于一般的分子标记专利技术,仅仅针对于单一目标基因的检测,本 发明之技术体系由“单元型-亚单元型-等位基因”等三级检测标记组成,对7个已 知Pik等位基因(Pik,Pik-m,Pik-s,Pi1,Pik-p,Pi7,Pik-h)都构建了精准的鉴别体 系。由此实现了对Pik等位基因家族的包容性全覆盖,进而在有基因组序列、但 是没有抗性鉴定信息以及没有遗传转化的条件下,实现对更多测序品种之未知目 标基因的挖掘及鉴证。在本发明实施例记载的个案中,即从11个测序品种中推 断并鉴证了2个新型的功能性Pik等位基因(Pik-IR8,Pik-IR64)。因此,在有基因 组序列信息的条件下,本发明之技术体系具有直接的包容性及扩展性。

(2)有别于一般的分子标记专利技术,仅仅针对于已知目标基因的检测,本 发明之技术体系由“单元型-亚单元型-等位基因”等三级检测标记组成,对7个已 知Pik等位基因(Pik,Pik-m,Pik-s,Pi1,Pik-p,Pi7,Pik-h),以及2个新型Pik等位 基因(Pik-IR8,Pik-IR64)都构建了精准的鉴别体系。由此实现了对Pik等位基因 家族的开放性全覆盖,进而在没有基因组序列信息、没有抗性鉴定信息以及没有 遗传转化的条件下,实现对未知种质资源群体之Pik等位基因的挖掘、利用。在 本发明实施例记载的个案中,仅从60个随机选择的水稻种质资源中就筛选出21 个品种分别含有功能性目标基因,其中2个是进一步挖掘的新型的Pik等位基因(Pik-CKN,Pik-GDD)。由此说明,在没有基因组序列信息的条件下,本发明之技 术体系同样具有确切的开放性及包容性。

(3)有别于一般的分子标记专利技术,仅仅针对特定基因一个或者少数几个 SNP的检测,本发明之技术体系由“单元型-亚单元型-等位基因”等三级检测标记 组成。由于其契合了目标基因家族的进化轨迹及模式,且开放性地包含了主要的 功能特异性基因组区域及SNP,各个标记独立而具有严谨的逻辑性。由此实现了 由上述测序错误而产生的“异名同质基因”或者“同名异质基因”的精准甄别。因 此,本发明之技术体系具有严谨的鉴别能力。

(4)有别于一般的分子标记专利技术,仅仅针对于目标基因特定基因组区域 DNA多态性而进行的检测,本发明之技术体系由“单元型-亚单元型-等位基因” 等三级检测标记组成。由于其契合了目标基因家族的进化轨迹及模式,且开放性 地包含了主要的功能性特异性基因组区域及SNP,各个标记独立而具有严谨的逻 辑性。由此实现了由上述“标记假阳性”而产生的真假基因(已知基因还是新型基 因)的甄别。因此,本发明之技术体系具有系统的鉴别能力。

(5)由于复杂的抗病等位基因家族是在各种植物病害系统中普遍存在的、寄 主植物与病原物长期协同进化的结果,因此,本发明之技术体系由“单元型-亚单 元型-等位基因”等三级检测标记组成之思路及技术手段同样适合于其他植物病 害系统抗病基因的挖掘及鉴定,具有显著的开放性及通用性,即使在海量信息的 后基因组时代。换言之,即使拥有海量的基因组信息,如果没有本发明技术体系 之思路及技术手段,任何普通的分子标记专利技术都不具有包容性且精准鉴别并 挖掘复杂的抗病等位基因家族的能力。

附图说明

图1.一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族技术 体系的开发及应用的路线图。

图2.Pik抗病等位基因家族的序列比较及其特异性序列的鉴定。其中,

图2a.已克隆的Pik,Pik-m,Pik-s,Pi1,Pik-p,Pi7,Pik-h在NCBI的基因登录 号分别为:HM048900.1,AB462256.1,HQ662329.1,HQ606329.1,HM035360.1, HQ660231.1,HQ662330.1;而Pik-IR8,Pik-IR64为尚未克隆、验证的新等位基因; Pik-NPB,Pik-SJ18为非功能性等位基因;

所有已经验证的单元型,亚单元型及等位基因的特异性基因组区域或SNP 都已经编号并绿色标注(详细图2-12)。

特别地,由于11条参考序列已经公开,因此该图仅仅显示其第一张,以便 结合图3-12全面地了解Pik抗病等位基因家族的特异性序列及其标记信息。

图3.Pik等位基因家族之功能性/非功能性单元型特异性分子标记的开发及 鉴定

图3a:#1基因之单元型特异性的最优基因组区域;

图3b:#2基因之单元型特异性的最优基因组区域;

图3c:一组为功能性单元型特异性标记:Pik-K1P/A(1-6230~6419)/ Pik-K2P /A(2-930~1110);另一组为非功能性单元型特异性标记:Pik-N1P/A(1-6230~6419)/ Pik-N2P /A(2-930~1110);分别对18个参考品种的鉴定实例(存在,有带,含有相应的 基因型;缺失,无带,不含有相应的基因型),其中,

K1/K2功能性单元型品种(同时含有K1及K2基因型):CK1,Kusabue;CK2, IRBLk-Ka;CK3,Tsuyuake;CK4,IRBLkm-Ts;CK5,Shin 2;CK6,IRBLks-F5;CK7, C101LAC;CK8,Tetep;CK9,IR8;CK10,K60;CK11,IRBLkp-K60;CK12, IRBL7-M;CK13,IRBLkh-K3;CK14,IR64;

非功能性单元型品种(缺少一个或完全不含有K1或者K2基因型):CK15,Nipponbare(N1/N2);CK16,Achi Asahi(N1/N2);CK17,Maowangu(N1/K2); CK18,93-11(N2);M,DL-500;

特别地,由于Pik等位基因之功能性/非功能性单元型特异性标记是互为‘存 在/缺失’的标记,一般情况下只检测一对功能性单元型特异性标记即可;而且功 能性单元型品种(K1K2)以外的其余单元型的品种(N1N2,K1N2,N1K2,K1,K2, N1,N2等)皆可判断为非功能性单元型品种而可被排除于后续的检测中。

图4.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之亚单元型特异性分子标 记的开发及鉴定

图4a:#1基因之亚单元型特异性的最优SNP;

图4b:#2基因之亚单元型特异性的最优SNP;

图4c:一组亚单元型特异性标记(KM1/KH1G1-357A/KM2/KH2G2-1559C)对14 个功能性单元型参考品种的鉴定(上带,KM;下带,KH),其中,

KM1/KM2亚单元型品种:CK1,Kusabue;CK2,IRBLk-Ka;CK3,Tsuyuake; CK4,IRBLkm-Ts;CK5,Shin 2;CK6,IRBLks-F5;CK7,C101LAC;CK8,Tetep;

KH1/KH2亚单元型品种:CK10,K60;CK11,IRBLkp-K60;CK12,IRBL7-M; CK13,IRBLkh-K3;CK14,IR64;

KM1/KH2混合亚单元型品种:CK9,IR8;

KM,Pik-m类型;KH,Pik-h类型;M,DL-500。

图5.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型之 广谱持久抗性基因Pik特异性分子标记的开发及鉴定

图5a:2个Pik功能特异性的最优SNP;

图5b:2个Pik功能特异性标记PikT1-2793C(上带,非目标基因;下带,目标基 因)及PikT1-5932G(上带,目标基因;下带,非目标基因)对14个功能性单元型参 考品种的鉴定实例,其中,

目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik)及CK2,IRBLk-Ka(Pik);

非目标基因携带品种:CK3,Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m); CK5,Shin2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep (Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64);M,DL-500。

图6.三级标记:

图6a:单元型鉴定(一级标记)

图6b:亚单元型鉴定(二级标记)

图6c:目标基因鉴定(三级标记)。

图7.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型之 广谱持久抗性基因Pik-m特异性分子标记的开发及鉴定

图7a:Pik-m功能特异性的最优SNP

图7b:Pik-m功能特异性标记PikmC1-851G/A(上带及下带,非目标基因;中带, 目标基因)对14个功能性参考品种的鉴定实例,其中,

目标基因携带品种:CK3,Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8 (Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7); CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

图8.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型之 抗病基因Pik-s特异性分子标记的开发及鉴定

图8a:Pik-s在#1基因的功能特异性SNP;

图8b:Pik-s在#2基因的功能特异性SNP(与亚单元型特异性SNP共享);

图8c:2个Pik-s功能特异性标记PikT1-5932G(上带,非目标基因;下带,目标基 因),以及KM2/KH2G2-1559C(上带,目标基因;下带,非目标基因)对14个功能性参 考品种的鉴定实例,其中,

目标基因携带品种:CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK7,C101LAC(Pi1);CK8, Tetep(Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p); CK12,IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

图9.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型之 广谱持久抗性基因Pi1特异性分子标记的开发及鉴定

图9a:Pi1在#1基因的功能特异性SNP;

图9b:Pi1在#2基因的功能特异性SNP;

图9c:2个Pi1功能特异性标记【Pi1T1-853G:上带及下带,非目标基因;中带, 目标基因;Pi1T2-2519A:上带,非目标基因;下带,目标基因】对14个功能性参考 品种的鉴定实例,其中,

目标基因携带品种:CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

图10.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KH2混合亚单 元型之新型抗性基因Pik-IR8特异性分子标记的开发及鉴定

图10a:Pik-IR8功能特异性的2个最优SNP;

图10b:2个Pik-IR8功能特异性标记【Pik-IR8A1-149G:上带,非目标基因;下 带,目标基因;Pik-IR8A1-927G:上带,非目标基因;下带,目标基因】对14个功能 性参考品种的鉴定实例,其中,

目标基因携带品种:CK9,IR8(Pik-IR8);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK10,K60(Pik-p);CK11, IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14, IR64(Pik-IR64)。

图11.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KH1/KH2亚单元型 之广谱持久抗性基因Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标记的开发及鉴定

图11a:Pik-p/Pi7/Pik-h在#2基因的功能特异性的共享SNP;

图11b:Pik-p/Pi7/Pik-h在#1基因的功能特异性的共享SNP;

特别地,基于PCR的SNP验证结果显示原来的序列有误,Pik-p/Pi7/Pik-IR64 皆为T(标记Pikp/7T1-961A/C/G);Pik-h则为A(标记PikhA1-961T/C/G)(详见实施例9, 图11);

图11c:一组3个Pik-p/Pi7/Pik-h功能特异性标记【Pikp/7/khA2-2137G:上带,目 标基因;下带,非目标基因;Pikp/7T1-961A/C/G:上带,非目标基因;下带,目标基 因;PikhA1 -961T/C/G:上带,非目标基因;下带,目标基因】对14个功能性参考品种 的鉴定实例,其中,

目标基因Pik-p与Pi7相同,其携带品种为:CK10,K60(Pik-p);CK11, IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);

目标基因Pik-h携带品种:CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK14,IR64 (Pik-IR64)。

图12.Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KH1/KH2亚单元型 之新型抗性基因Pik-IR64特异性分子标记的开发及鉴定

图12a:Pik-IR64功能特异性的2个最优SNP;

图12b:2个Pik-IR64功能特异性标记【Pik-IR64T1-3013C:上带,目标基因;下 带,非目标基因;Pik-IR64T1-5468C:上带,非目标基因;下带,目标基因】对14个 功能性参考品种的鉴定实例,其中,

目标基因携带品种:CK14,IR64(Pik-IR64);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60 (Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3 (Pik-h)。

图13.利用本发明的一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位 基因家族的技术体系从未知的稻种资源群体中挖掘并鉴定Pik等位基因的实例

图13a:Pik等位基因家族之功能性/非功能性单元型的鉴定;

图13b:Pik等位基因家族之功能性单元型之亚单元型的鉴定;

图13c-i:Pik等位基因家族之功能性单元型之8个Pik等位基因(其中, Pik-p=Pi7)的鉴定。

具体实施方式

下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作出进一步的阐述,所述实施例 只用于解释本发明,并非用于限定本发明的范围。下述实施例中所使用的试验方 法如无特殊说明,均为常规方法;所使用的材料、试剂等,如无特殊说明,皆为 可从商业途径得到的试剂和材料。

在实施例中所用的所有水稻品种: CK1,Kusabue;CK2,IRBLk-Ka;CK3,Tsuyuake;CK4,IRBLkm-Ts;CK5,Shin 2;CK6, IRBLks-F5;CK7,C101LAC;CK8, Tetep;CK9,IR8;CK10,K60;CK11,IRBLkp-K60;CK12,IRBL7-M;CK13,IRBLkh-K3;C K14,IR64;CK15,Nipponbare(NPB);CK16,Achi Asahi;CK17,Maowangu;CK18,93-11;以及CV1-60皆为申请人实验室收集、保存, 并在本研究领域中常用且已在包括但不限于上述文献中公开【Wang etal.2009, Phytopathology 99:900-905;Zhai et al.2011,New Phytologist 189:321-334, https://nph.onlinelibrary.wiley.com;Hua et al.2012,Theor Appl Genet 125:1047-1055,https://www.springer.com/journal/122;Chai et al.2021,Rice, https://thericejournal.springeropen.com(发表中);附件图表可在各自杂志网站获 得】。

本专利开发及应用的技术路线图如图1所示。

实施例1:稻瘟病Pik抗病等位基因家族的序列比较及其特异性序列的鉴定(图 2-12)

一、实验方法

从上述美国国家生物技术信息中心等公共数据库中检索并下载7个已经克 隆的稻瘟病Pik抗病等位基因家族的基因组序列,

Pik的NCBI登录号为:HM048900.1;

Pik-m的NCBI登录号为:AB462256.1

Pik-s的NCBI登录号为:HQ662329.1

Pi1的NCBI登录号为:HQ606329.1

Pik-p的NCBI登录号为:HM035360.1

Pi7的NCBI登录号为:HQ660231.1

Pik-h的NCBI登录号为:HQ662330.1。

为了便于序列比对分析,加入了2个测序参考感病品种日本晴(Nipponbare,NPB),绥粳18(Suijing 18,SJ 18)相应的基因组序列。为了验证本专利技术体系的 包容性及开放性,加入了2个测序参考抗病品种IR8及IR64相应的基因组序列。

各个片段ATG~TAG(#1基因),及ATG~TGA(#2基因)的范围参考NCBI注 释。

通过常规的生物信息学方法进行序列比较分析。

二、实验结果

序列比较结果如图2-12所示,结果表明:

(1)Pik抗病等位基因家族之#1及#2基因的序列都存在明显的功能性单元型(Pik,Pik-m,Pik-s,Pi1,Pik-IR8,Pik-p,Pi7,Pik-h,Pik-IR64)与非功能性单元型 (Pik-NPB,Pik-SJ18)的基因组分化(典型位置如图3之标记#1及#2所示);

(2)Pik抗病等位基因家族的序列在功能性单元型中,进一步存在明显的 KM1/KM2亚单元型(Pik,Pik-m,Pik-s,Pi1,Pik-IR8)与KH1/KH2亚单元型 (Pik-p,Pi7,Pik-h,Pik-IR64,Pik-IR8)的分化(典型位置如图3之标记#3及#4所 示;其中Pik-IR8属于KM/KH混合亚单元型);

(3)上述9个Pik抗病等位基因家族成员都存在功能特异性SNP及其组合(典 型位置如标记图5-12之标记#5~#17所示)。

实施例2:Pik抗病等位基因家族之功能性/非功能性单元型特异性分子标记的开发及鉴定(图3)

一、实验方法

此实施例的实验方法主要参考申请人已发表的论文(Yuan et al.2011,TheorAppl Genet 122:1017-1028;Zhai et al.2011,New Phytologist 189:321-334;Hua etal.2012,Theor Appl Genet,125:1047-1055)。

【以下参考文献与上述的相同,恕不赘述】。简述之:

(1)单元型特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列的比对 结果,针对功能性/非功能性单元型清晰的基因组区域,利用引物设计软件Primer Primer 5.0设计P/A(presence/absence;存在/缺失)标记。引物序列如下:

对于#1K标记:

SEQ ID NO.1(Pik-K1P/A(1-6230~6419)-F;5’-3’):

CGGGCAGCAGTGGGATCGATACTGAG;

SEQ ID NO.2(Pik-K1P/A(1-6230~6419)-R;5’-3’):

TTTCTGTTTGAATTTCAATATCTGCTACTC。

对于#1N标记:

SEQ ID NO.3(Pik-N1P/A(1-6230~6419)-F;5’-3’):

TCGTTGTCCACGCTGCTCCTGACGA;

SEQ ID NO.4(Pik-N1P/A(1-6230~6419)-R;5’-3’):

AGTACAGGTAAAATTAGAATACAATAGCA。

对于#2K标记:

SEQ ID NO.5(Pik-K2P/A(2-930~1110)-F;5’-3’):

ATGTCAGCCAGAAAATGATGGAAACC;

SEQ ID NO.6(Pik-K2P/A(2-930~1110)-R;5’-3’):

TAGATTTAGAGTGGGATGAGTAAGTTAAT。

对于#2N标记:

SEQ ID NO.7(Pik-N2P/A(2-930~1110)-F;5’-3’):

ACCACTGTCACTACTCGGAGGGAA;

SEQ ID NO.8(Pik-N2P/A(2-930~1110)-R;5’-3’):

ATGGATTTACAATTAAGTTAATTGGCAT。

标记说明:K1及K2,分别表示#1及#2功能性单元型;对应地,N1及N2, 分别表示#1及#2非功能性单元型;P/A,存在(presence;目标基因型)/缺失 (absence;非目标基因型);1-6230~6419,意为#1基因之#6230~6419基因组区段, 如此类推(下同);

(2)单元型特异性分子标记的检测:利用上述4组引物对18个水稻对照品 种进行PCR扩增。PCR扩增体系(20.0μL)如下:

【以下PCR扩增体系与上述的相同,恕不赘述】

PCR扩增条件为:94℃预变性3min,随后进行35个循环的PCR扩增[94℃ 变性30sec,退火30sec(K1/60℃,N1/62~64℃,K2/63℃,N2/61~63℃),72℃ 延伸30sec)],最后72℃延伸5min,PCR产物置于4℃冰箱保存备用。

【除了退火温度之外,以下PCR扩增条件与上述的相同,恕不累述】

取0.25μL PCR产物,加入0.25μL ddH2O和5μL 10x loading并混匀,用微量 进样器取1.5~2μL产物在8%~12%的变性聚丙烯酰胺凝胶上电泳(250V,20~120 min),之后,按照常规的检测方法进行分子标记的拍照、记录。

【以下分子标记检测程序与上述的相同,恕不赘述】

二、实验结果

各个分子标记的大小如图3所示,结果表明,18个供试品种呈现清晰而多 样的基因型(单元型):

K1/K2功能性单元型品种(同时被判断为K1及K2基因型的品种):CK1, Kusabue;CK2,IRBLk-Ka;CK3,Tsuyuake;CK4,IRBLkm-Ts;CK5,Shin 2;CK6, IRBLks-F5;CK7,C101LAC;CK8,Tetep;CK9,IR8;CK10,K60;CK11, IRBLkp-K60;CK12,IRBL7-M;CK13,IRBLkh-K3;CK14,IR64;

非功能性单元型品种(只含有一个K型基因型,或者完全不含有K型基因型 的品种):CK15,Nipponbare(N1/N2);CK16,Achi Asahi(N1/N2);CK17, Maowangu(N1/K2);CK18,93-11(N2)。

在后续的检测、鉴定中,将去除非功能性单元型的供试品种CK15-18。

实施例3:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之亚单元型特异性分子 标记的开发及鉴定(图4)

一、实验方法

(1)亚单元型特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列的比对 结果,针对功能性单元型之KM/KH亚单元型清晰的SNP,根据dCAPS (derivedcleavedamplifiedpolymorphicsequences;Neff et al.2002,Trends in Genetics 18:613-615)标记的设计原理,先利用在线软件dCAPSFinder 2.0 (http://helix.wustl.edu/dcaps/dcaps.html)进行dCAPS标记的引物设计;然后利用 引物设计软件Primer Primer 5.0进行标记设计的确认。

【以下分子标记及引物设计程序与上述的相同,恕不赘述】。

引物序列如下:

对于#3标记(上带,KM1;下带,KH1):

SEQ ID NO.9(KM1/KH1G1-357A-F;5’-3’):

GTCCTACGACCTGGATGATG;

SEQ ID NO.10(KM1/KH1G1-357A-R;5’-3’):

CAGAGAAGCGATTGGAGGCA。

对于#4标记(上带,KM2;下带,KH2):

SEQ ID NO.11(KM2/KH2G2-1559C-F;5’-3’):

AAGATAGCAACAAAGTAGACGAGC;

SEQ ID NO.12(KM2/KH2G2-1559C-R;5’-3’):

CACCATCGAGGGTAAGAGGAG。

(2)亚单元型特异性分子标记的检测:利用上述2组引物,按照上述PCR扩 增体系(退火温度:KM1/KH1G1-357A/60℃,KM2/KH2G2-1559C/62℃),对14个功能 性单元型的水稻供试品种进行PCR扩增并将其产物置于4℃冰箱保存备用。

取出上述PCR产物,分别利用限制性内切酶SphI(KM1/KH1G1-357A)及NcoI (KM2/KH2G2-1559C)进行酶切,反应体系(10.0μL)如下:

在37℃条件下酶切5小时后,向上述每管酶切产物中加入10μL 10x loading 并混匀,按照上述实验程序对酶切样品进行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍 照、记录。

【以下PCR扩增产物酶切体系(除了Pik-IR8A1-927G之酶切温度为65℃外,其 余皆为37℃)与上述的相同,恕不赘述】

二、实验结果

各个分子标记的大小如图4所示,结果表明,14个供试品种呈现3种清晰 的基因型(亚单元型):

KM1/KM2亚单元型品种:CK1,Kusabue;CK2,IRBLk-Ka;CK3,Tsuyuake;CK4,IRBLkm-Ts;CK5,Shin 2;CK6,IRBLks-F5;CK7,C101LAC;CK8,Tetep;

KH1/KH2亚单元型品种:CK10,K60;CK11,IRBLkp-K60;CK12, IRBL7-M;CK13,IRBLkh-K3;CK14,IR64;

KM1/KH2混合亚单元型品种:CK9,IR8。

实施例4:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型 之广谱持久抗性基因Pik特异性分子标记的开发及鉴定(图5)

一、实验方法

(1)Pik特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列的比对结果, 发现了4个目标基因Pik特异性的SNP(A1-1380T,G1-2588T,T1-2793C, T1-5932G);其中A1-1380T,G1-2588T经验证为测序错误而产生的SNP而被排除。 将2个真实的SNP设计为Pik功能特异性分子标记PikT1-2793C及PikT1-5932G,引物 序列如下:

对于#5标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.13(PikT1-2793C-F;5’-3’):CCTTCCAGTACCTCTCTCGAAGC;

SEQ ID NO.14(PikT1-2793C-R;5’-3’):AATGGCAGGCATAGCTTGTCC。

对于#6标记(上带,目标基因;下带,非目标基因):

SEQ ID NO.15(PikT1-5932G-F;5’-3’):CAAAAGTTCCTCGCCGAGATGC;

SEQ ID NO.16(PikT1-5932G-R;5’-3’):TCTTCATGGAAGGCTATCCTTGGTA。

(2)Pik特异性分子标记的检测:利用上述2组引物,按照上述PCR扩增体 系及扩增条件(退火温度:PikT1-2793C/50~59℃,PikT1-5932G/56℃),对14个功能性 单元型的水稻供试品种进行PCR扩增并将其产物置于4℃冰箱保存备用。

取出上述PCR产物,按照上述酶切体系,分别利用限制性内切酶Alu I (PikT1-2793C)以及KpnI(PikT1-5932G)进行酶切;并按照上述实验程序对酶切样品进 行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍照及记录。

二、实验结果

各个分子标记的大小如图5所示,结果表明,2个Pik特异性分子标记皆可 将目标基因区分于该基因家族所有已知的等位基因:

目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik)及CK2,IRBLk-Ka(Pik);

非目标基因携带品种:CK3,Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m); CK5,Shin2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep (Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)

综上,三级标记如图6所示。

实施例5:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型 之广谱持久抗性基因Pik-m特异性分子标记的开发鉴定(图7)

一、实验方法

(1)Pik-m特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列的比对结 果,仅发现1个目标基因Pik-m特异性的SNP(C1-851G/A),按照上述程序设计 为Pik-m特异性分子标记PikmT1-2793C。引物序列如下:

对于#7标记(上带及下带,非目标基因;中带,目标基因):

SEQ ID NO.17(PikmC1-851G/A-F;5’-3’):

GCGCTCGTAGGTGATCTAAGAGAT;

SEQ ID NO.18(PikmC1-851G/A-R;5’-3’):

GATTTCACCGGCGCAAGCAT。

(2)Pik-m特异性分子标记的检测:利用上述1组引物,按照上述PCR扩增 体系及扩增条件(退火温度59℃),对14个功能性单元型的水稻供试品种进行PCR 扩增并将其产物置于4℃冰箱保存备用。

取出上述PCR产物,按照上述酶切体系,利用限制性内切酶MboI进行酶切; 并按照上述实验程序对酶切样品进行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍照及记 录。

二、实验结果

各个分子标记的大小如图7所示,结果表明,该特异性分子标记可将目标基 因区分于该基因家族所有已知的等位基因:

目标基因携带品种:CK3,Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8 (Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7); CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

实施例6:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型 之抗性基因Pik-s特异性分子标记的开发及鉴定(图8)

一、实验方法

(1)Pik-s特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列的比对结 果,并未发现目标基因Pik-s特异性的SNP,但是一个最优组合 [C1-957T+G2-1559C(#4KM2/KH2)]却能将目标基因Pik-s与该基因家族所有的 等位基因区分开;按照上述程序设计为Pik-s特异性分子标记PiksC1-957T及 KM2/KH2G2-1559C

特别地,由于#8标记之目标区域基因组分化明显,设计2条正向引物与1 条反向引物搭配进行PCR检测。引物序列如下:

对于#8标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.19(PiksC1-957T-F1;5’-3’):

TGCGATGTTTCTGGAGGTCAGGCATG

SEQ ID NO.20(PiksC1-957T-F2;5’-3’):

TGCGGAGTTGCTGCAGGTCAGGCATG

SEQ ID NO.21(PiksC1-957T-R;5’-3’):

GTCGATGAGATGTTGTTGAAGAGCT;

对于#4标记(上带,目标基因;下带,非目标基因):

SEQ ID NO.11(KM2/KH2G2-1559C-F;5’-3’):

AAGATAGCAACAAAGTAGACGAGC;

SEQ ID NO.12(KM2/KH2G2-1559C-R;5’-3’):

CACCATCGAGGGTAAGAGGAG;

(2)Pik-s特异性分子标记的检测:利用上述2组引物,按照上述PCR扩增体 系及扩增条件(退火温度:PiksC1-957T/52℃,KM2/KH2G2-1559C/62℃),对14个功能 性单元型的水稻供试品种进行PCR扩增并将其产物置于4℃冰箱保存备用。

取出上述PCR产物,按照上述酶切体系,分别利用限制性内切酶SphI (PiksC1-957T)以及NcoI(KM2/KH2G2-1559C)进行酶切,并按照上述实验程序对酶切 样品进行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍照及记录

二、实验结果

各个分子标记的大小如图8所示,结果表明,该特异性分子标记组合可将目 标基因区分于该基因家族所有已知的等位基因:

目标基因携带品种:CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5(Pik-s);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep (Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

实施例7:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KM2亚单元型 之广谱持久抗性基因Pi1特异性分子标记的开发及鉴定(图9)

一、实验方法

(1)Pi1特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列的比对结果, 发现4个目标基因Pi1特异性的SNP(T1-853G,C1-3273G,T1-3783G,T2-2519A); 其中C1-3273G,T1-3783G经验证为测序错误而产生的SNP而被排除。将2个真 实的SNP设计为Pi1特异性分子标记Pi1T1-853G及Pi1T2-2519A

特别地,由于#9标记之目标区域基因组分化明显,设计2条正向引物与1 条反向引物搭配进行PCR检测。引物序列如下:

引物序列如下:

对于#9标记(上带及下带,非目标基因;中带,目标基因):

SEQ ID NO.22(Pi1T1-853G-F1;5’-3’):

GTTGCAATCGCCGGTGACCTAAGAGACCA;

SEQ ID NO.23(Pi1T1-853G-F2;5’-3’):

GTTGCGCTCGTAGGTGATCTAAGAGACCA;

SEQ ID NO.24(Pi1T1-853G-R;5’-3’):

TCACATATGGATTTCACCGGCGCAAGC。

对于#10标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.25(Pi1T2-2519A-F;5’-3’):

CAAAGAAAGGATTCTTATCCCAAT;

SEQ ID NO.26(Pi1T2-2519A-R;5’-3’):

CCACCCTTTGTTATATTGAGCTT。

(2)Pi1特异性分子标记的检测:利用上述2组引物,按照上述PCR扩增体 系及扩增条件(退火温度:Pi1T1-853G/65℃,Pi1T2-2519A/58℃),对14个功能性单元 型的水稻供试品种进行PCR扩增并将其产物置于4℃冰箱保存备用。

取出上述PCR产物,按照上述酶切体系,分别利用限制性内切酶NlaIII (Pi1T1 -853G)以及MseI(Pi1T2-2519A)进行酶切,并按照上述实验程序对酶切样品进 行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍照及记录。

二、实验结果

各个分子标记的大小如图9所示,结果表明,2个Pi1特异性分子标记皆可 将目标基因区分于该基因家族所有已知的等位基因:

目标基因携带品种:CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60(Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12, IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14,IR64(Pik-IR64)。

实施例8:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KM1/KH2混合亚单 元型之新型抗性基因Pik-IR8特异性分子标记的开发及鉴定(图10)

一、实验方法

(1)Pik-IR8特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列的比对 结果,发现了2个目标基因Pik-IR8特异性的SNP(A1-149G,A1-927G);按照上 述程序将其设计为Pik-IR8特异性分子标记Pik-IR8TA1-149G及Pik-IR8A1-927G

特别地,由于Pik-IR8A1-927G标记处于复杂的基因组分化区域,为了确保标记 的检测,其正向引物之#3关键碱基设计为简并碱基,记为dF;其中,y=c/t。

引物序列如下:

对于#11标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.27(Pik-IR8A1-149G-F1;5’-3’):

CAGAGTTCATCAGATCCGAGCTT;

SEQ ID NO.28(Pik-IR8A1-149G-R;5’-3’):

TCAGAGAAGCGATTGGAGACA。

对于#12标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.29(Pik-IR8A1-927G-dF;5’-3’):

TCYGCGCTCCGGAAGAAGGTCG;

SEQ ID NO.30(Pik-IR8A1-927G-R;5’-3’):

CCTGGCAATCCAAGGATGCAAA。

(2)Pik-IR8特异性分子标记的检测:利用上述2组引物,按照上述PCR扩 增体系及扩增条件(退火温度:Pik-IR8A1-149G/60℃,Pik-IR8A1-927G/63℃),对14 个功能性单元型的水稻供试品种进行PCR扩增并将其产物置于4℃冰箱保存备 用。

取出上述PCR产物,按照上述酶切体系,分别利用限制性内切酶AflII (Pik-IR8A1 -149G)以及TaqI(Pik-IR8A1-927G,酶切温度65℃)进行酶切,并按照上 述实验程序对酶切样品进行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍照及记录。

二、实验结果

各个分子标记的大小如图10所示,结果表明,2个Pik-IR8特异性分子标记 皆可将目标基因区分于该基因家族所有已知的等位基因:

目标基因携带品种:CK9,IR8(Pik-IR8;序列如GenBank MZ358904所示);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK10,K60(Pik-p);CK11, IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);CK14, IR64(Pik-IR64)。

实施例9:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KH1/KH2亚单元型 之广谱持久抗性基因Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标记的开发及鉴定(图11)

一、实验方法

(1)Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标记的设计:根据上述Pik等位基因家族序列 的比对结果,发现了1个目标基因Pik-p特异性的SNP(T1-1229C),经验证为测 序错误产生的而被排除;未发现Pi7及Pik-h的特异性SNP,但是一个最优组合 [A2-2137G+T1-961A/C/G+A1-961T/C/G]却能将3个目标基因与该基因家族所 有的等位基因区分开来;按照上述程序将其设计为Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标 记组合:Pikp/7/khA2-2137G,Pikp/7T1-961A/C/G及PikhA1-961T/C/G

特别地,由于Pikp/7T1-961A/C/G及PikhA1-961T/C/G,以及参考标记PikhG1-961T/C/A标记处于复杂的基因组分化区域,为了确保标记的检测,其正向引物之#5,6,10, 14,27关键碱基设计为简并碱基,记为dF;其中,r=a/g,w=a/t,k=g/t,s=c/g, y=c/t。

引物序列如下:

对于#13标记(上带,目标基因;下带,非目标基因):

SEQ ID NO.31(Pikp/7/khA2-2137G-F1;5’-3’):

GCAAGGGTTAACCCAGGAAAG;

SEQ ID NO.32(Pikp/7/khA2-2137G-R;5’-3’):

TAGTTGAATGAATGGAATGGCC;

对于#14标记(上、中带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.33(Pikp/7T1-961A/C/G-dF;5’-3’):

TGCGRWGTTKCTGSAGGTCAGCCAAGYAAT;

SEQ ID NO.34(Pikp/7T1-961A/C/G-R;5’-3’):

GTCGATGAGATGTTGTTGAAGAGCT;

对于#15a标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.35(PikhA1-961T/C/G-dF;5’-3’):

GTTKCTGSAGGTCAGCCAAGYTTA;

SEQ ID NO.36(PikhA1-961T/C/G-R;5’-3’):

TTGAGCGAAAATGTCTGCAAGAGTCT。

对于#15b标记(参考标记;上带,目标基因;下带,非目标基因):

SEQ ID NO.37(PikhG1-961T/C/A-dF;5’-3’):

GTTKCTGSAGGTCAGCCAAGCTAA;

SEQ ID NO.38(PikhG1-961T/C/A-R;5’-3’):

TTGAGCGAAAATGTCTGCAAGAGTCT。

(2)Pik-p/Pi7/Pik-h特异性分子标记的检测:利用上述3组引物,按照上述 PCR扩增体系及扩增条件(退火温度:Pikp/7/khA2-2137G/58℃,Pikp/7T1-961A/G/C/60℃, PikhA1 -961T/G/C/58℃,PikhG1-961T/A/C/60℃),对14个功能性单元型的水稻供试品种进 行PCR扩增并将其产物置于4℃冰箱保存备用。

取出上述PCR产物,按照上述酶切体系,分别利用限制性内切酶 NcoI(Pikp/7/khA2-2137G),MseI(Pikp/7T1-961A/G/C),MseI (PikhA1-961T/G/C),DdeI(PikhG1-961T/A/C)进行酶切,并按照上述实验程序对酶切样品 进行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍照及记录。

二、实验结果

各个分子标记的大小如图11所示,结果表明,上述一组3个Pik-p/Pi7/Pik-h 特异性分子标记即可以将目标基因区分于该基因家族所有的等位基因:

目标基因Pik-p与Pi7相同,其携带品种为:CK10,K60(Pik-p);CK11, IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);

目标基因Pik-h携带品种:CK13,IRBLkh-K3(Pik-h);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK14,IR64 (Pik-IR64)。

特别地,经上述分子标记验证存在2个测序错误:

(a)Pik-p与Pi7的序列相同,不存在SNP:Pi7之#961C实为#961T,

(b)Pik-h之#961G实为#961A(详见图11之参考标记#15b)。

实施例10:Pik抗病等位基因家族之K1/K2功能性单元型之KH1/KH2亚单元 型之新型抗性基因Pik-IR64特异性分子标记的开发及鉴定(图12)

一、实验方法

(1)Pik-IR64特异性分子标记的设计:根据上述Pik抗病等位基因家族序列 的比对结果,发现了17个目标基因Pik-IR64特异性的SNP(T1-3013C,G1-4705A, T1-5468C等);将其中3个(T1-3013C,G1-4705A,T1-5468C)设计为Pik-IR64特 异性分子标记,并从中选择2个最优的作为Pik-IR64特异性分子标记组合: Pik-IR64T1-3013C及Pik-IR64T1-5468C。引物序列如下:

对于#16标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.39(Pik-IR64T1-3013C-F;5’-3’):

CAAGCTATGCCTGCCATTGG;

SEQ ID NO.40(Pik-IR64T1-3013C-R;5’-3’):

CAAGAAATATATCTCCTTGCAGTCG。

对于#17标记(上带,非目标基因;下带,目标基因):

SEQ ID NO.41(Pik-IR64T1-5468C-F;5’-3’):

TGGGGAGCTGAATCATCTAAAGC;

SEQ ID NO.42(Pik-IR64T1-5468C-R;5’-3’):

ACAAGGGGAGGTCCGAAACG。

(2)Pik-IR64特异性分子标记的检测:利用上述2组引物,按照上述PCR扩 增体系及扩增条件(退火温度:Pik-IR64T1-3013C/62℃,Pik-IR64T1-5468C/55℃),对 14个功能性单元型的水稻供试品种进行PCR扩增并将其产物置于4℃冰箱保存 备用。

取出上述PCR产物,按照上述酶切体系,分别利用限制性内切酶 SalI(Pik-IR64T1 -3013C)以及HindIII(Pik-IR64T1-5468C)进行酶切,并按照上述实验 程序对酶切样品进行基于聚丙烯酰胺凝胶的电泳检测、拍照及记录。

二、实验结果

各个分子标记的大小如图12所示,结果表明,2个Pik-IR64特异性分子标 记皆可将目标基因区分于该基因家族所有已知的等位基因:

目标基因携带品种:CK14,IR64(Pik-IR64;序列如GenBank MZ358905所 示);

非目标基因携带品种:CK1,Kusabue(Pik);CK2,IRBLk-Ka(Pik);CK3, Tsuyuake(Pik-m);CK4,IRBLkm-Ts(Pik-m);CK5,Shin 2(Pik-s);CK6,IRBLks-F5 (Pik-s);CK7,C101LAC(Pi1);CK8,Tetep(Pi1);CK9,IR8(Pik-IR8);CK10,K60 (Pik-p);CK11,IRBLkp-K60(Pik-p);CK12,IRBL7-M(Pi7);CK13,IRBLkh-K3 (Pik-h)。

实施例11:利用本发明的一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等 位基因家族的技术体系从未知的稻种资源群体中挖掘、鉴定Pik等位基因的实例 (图13)

如上所述,本发明的Pik抗病等位基因家族鉴别之技术体系由9组特异性分 子标记鉴别体系组成(图3-12)。其中,功能性/非功能性单元型,以及功能性单元 型之KM/KH亚单元型检测需按照先后顺序推进,而后续的各个目标基因的检测 则没有先后顺序之分。整套技术体系的检测程序及方案如上所述,恕不赘述(下 同)。

(1)供试对照品种组成:8个Pik等位基因携带者作为对照品种(CK1-8);CK1,Kusabue(Pik);CK2,Tsuyuake(Pik-m);CK3,Shin 2(Pik-s);CK4,C101LAC(Pi1); CK5,IR8(Pik-IR8);CK6,K60(Pik-p);CK7,IRBLkh-K3(Pik-h);CK8,IR64 (Pik-IR64);

(2)供试稻种资源组成:为了提高稻种资源的多样性,籼、粳稻品种皆由古 老品种及现代品种组成。其中,CV1-15为古老的籼稻品种;CV16-30为现代的 籼稻品种;CV31-45为古老的粳稻品种;CV46-60为现代的粳稻品种。

(3)Pik等位基因之功能性/非功能性单元型的鉴定(图13a)

利用上述功能性单元型一组特异性标记,对上述68个供试品种进行了鉴定。 结果表明,21个品种被推断为K1/K2功能性单元型品种:CV1,CV2,CV4,CV10, CV14,CV18,CV19,CV27,CV32,CV36,CV37,CV45,CV46,CV48,CV49,CV50, CV51,CV54,CV56,CV57,CV58;

特别地,由于Pik等位基因之功能性/非功能性单元型特异性标记是非此即彼 的‘存在/缺失’标记,一般情况下只检测一对功能性单元型特异性标记即可;而且 功能性单元型品种以外的其余品种皆可判断为非功能性单元型品种而被排除于 后续的检测中。

(4)Pik等位基因之K1/K2功能性单元型之亚单元型的鉴定(图13b)

利用上述亚单元型一组特异性标记,对上述21个K1/K2功能性单元型供试 品种进行了鉴定。结果表明:

11个为KM1/KM2亚单元型品种:CV10,CV36,CV37,CV46,CV48,CV49, CV50,CV54,CV56,CV57,CV58;

7个为KH1/KH2亚单元型品种:CV1,CV4,CV14,CV18,CV19,CV27, CV45;

1个为KM1/KH2混合亚单元型品种:CV2;

2个为KH1/KM2混合亚单元型品种:CV32,CV51。

(5)8个Pik抗病等位基因的鉴定(图13c-i)

利用上述Pik抗病等位基因7组特异性标记(Pik-p,Pik-h合并为一组),对上 述21个功能性单元型之4种亚单元型供试品种进行了鉴定。结果表明:

目标基因Pik携带品种(图13c):CV54,CV56,CV57,CV58;

目标基因Pik-m携带品种(图13d):没有;

目标基因Pik-s携带品种(图13e):CV36,CV37,CV46,CV48,CV49,CV50;

目标基因Pi1携带品种(图13f):没有;

目标基因Pik-IR8携带品种(图13g):CV2;

目标基因Pik-p携带品种(图13h):CV27;

目标基因Pik-h携带品种(图13h):没有;

目标基因Pik-IR64携带品种(图13i):CV1,CV4,CV14,CV18,CV19,CV45;

新型Pik等位基因携带品种(图13c-i):CV10,CV32,CV51。

特别地,由于上述3个新型等位基因的基因型既与上述8个等位基因的不同, 它们之间彼此亦不相同,因此,被分别命名为,Pik-CKN(Chikenuo,CV10;序列 如GenBankMZ358906所示),Pik-GDD(Gaoyangdiandaodahongmeng,CV32;序列 如GenBank MZ358907所示),Pik-SRC(Sariceltik,CV51;序列如翟纯,2012,华 南农业大学博士学位论文所示)。

该实例鉴证了本专利技术体系具有的包容性及可比性,因为在8个已知基因 的基础上增加了2个具有可比性的新基因。

实施例12:利用本发明的一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等 位基因家族的技术体系甄别该基因家族“异名同质基因”及“同名异质基因”的正 反实例(图3,4,11)

有别于一般的分子标记专利技术,仅仅针对特定基因一个或者少数几个SNP 的检测,本发明之技术体系由“单元型-亚单元型-等位基因”等三级检测标记组成。 由于其契合了目标基因家族的进化轨迹及模式,而且开放性地包含了主要的功能 性特异性基因组区域及SNP,各个标记独立而具有严谨的逻辑性。由此实现了对 由上述测序错误而产生的“异名同质基因”或者“同名异质基因”的精准甄别。

正例1:如上所述,目标基因Pik-p的携带者应该属于Pik等位基因家族之 K1/K2功能性单元型(I级标记;图3),KH1/KH2功能性亚单元型(II级标记;图 4),而且2个功能特异性分子标记(III级标记;图11)(Pikp/7/khA2-2137G, Pikp/7T1-961A/C/G)皆为阳性(含有目标基因,下同)的品种。由此推断2个品种(CK10, CK11)携带目标基因Pik-p;

反例1-1:品种CK12被认为是Pi7的携带者(Tsunematsu et al.2000,Breed Sci,50:229-234;甘霖,2011,华南农业大学学位硕士论文)。但在该技术体系中, 其三级分子标记检测的结果却与Pik-p的完全相同。由此推断Pi7实为Pik-p的“异 名同质基因”,亦即该基因原来的特异性SNP(C1-961A/G/T)是测序错误,实为 与Pik-p的完全相同(T1-961A/G/C)。

反例1-2:品种CK13被确认为Pik-h的携带者(Tsunematsu et al.2000,BreedSci,50:229-234;翟纯,2012,华南农业大学博士学位论文)。在该技术体系中, CK13(Pik-h)在I级标记(图2)、II级分子标记(图3),以及III级分子标记之 Pikp/7/khA2-2137G检测的结果与CK10,CK11(Pik-p),以及CK12(Pi7=Pik-p)的完 全相同,而Pikp/7T1-961A/G/C检测的结果与Pik-p/Pi7的不相同(图10),由此似乎可 以推断Pik-h特异性的SNP如测序结果那样为(G1-961T/A/C)。但是,当以此SNP 设计为分子标记PikhG1-961T/C/A时,品种CK10-14之间并无差异性(图10之参考标 记#15b),而当以SNP(A1-961T/C/G)设计为分子标记PikhA1-961T/C/G时,品种 CK13与全体CK品种具有差异性(图10之标记#15a)。由此说明由测序错误而产 生了“同名异质基因”,亦即PikhG1-961T/C/A与PikhA1-961T/C/G是不同的Pik等位基因, 而后者才是真正的Pik-h(图10)。

实施例13:利用本发明的一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等 位基因家族的技术体系甄别真假抗病基因Pik的正反实例(图3,4,5,13)

有别于一般的分子标记专利技术,仅仅针对于目标基因特定基因组区域 DNA多态性而进行的检测,本发明之技术体系由“单元型-亚单元型-等位基因” 等三级检测标记组成。由于其契合了目标基因家族的进化轨迹及模式,而且开放 性地包含了主要的功能特异性基因组区域及SNP,各个标记独立但具有严谨的逻 辑性。由此实现了对由上述“标记假阳性”而产生的真假基因(已知基因与新型基 因之分)的甄别。

正例2:如上所述,目标基因Pik的携带者应该属于Pik基因家族之K1/K2 功能性单元型(I级标记;图3),KM1/KM2功能性亚单元型(II级标记;图4),而 且2个功能特异性分子标记(PikT1-2793C,PikT1-5932G)皆为阳性的品种(CK1,CK2; III级标记;图5)。由此推断4个品种(CV54,CV56,CV57,CV58)携带目标基因 Pik(图13);

反例2:品种CV32的单元型为K1/K2,但是其亚单元型则为KH1/KM2,而 且2个Pik功能特异性分子标记中,只有PikT1-2793C为阳性(图13)。如果仅仅以 单元型特异性及Pik功能特异性分子标记PikT1-2793C为判断依据,CV32应该被判 断为目标基因Pik的携带者。但是如果以本发明构建的系统而严谨的Pik等位基 因家族之技术体系来作判断,该品种并非目标基因Pik的携带者,而是新发掘的 Pik等位基因Pik-GDD,因为其亚单元型并非KM1/KM2型,而且2个Pik功能 特异性分子标记中,只有PikT1-2793C为阳性(图13)。

实施例14:利用本发明的一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等 位基因家族的技术体系甄别真假抗病基因Pik-s的正反实例(图3,4,8,13)

同样地,有别于一般的分子标记专利技术,仅仅针对于目标基因特定基因组 区域DNA多态性而进行的检测,本发明之技术体系由“单元型-亚单元型-等位基 因”等三级检测标记组成。由于其契合了目标基因家族的进化轨迹及模式,而且 开放性地包含了主要的功能性特异性基因组区域及SNP,各个标记独立但具有严 谨的逻辑性。由此实现了对由上述“标记假阳性”而产生的真假基因(已知基因与 新型基因之分)的甄别。

正例3:目标基因Pik-s的携带者应该属于Pik基因家族之K1/K2功能性单 元型(I级标记;图3),KM1/KM2功能性亚单元型(II级标记;图4),而且2个功 能特异性分子标记(PiksC1-957T,KM2/KH2G2-1559C)皆为阳性的品种(CK5,CK6;III 级标记;图8)。由此推断6个品种(CV36,CV37,CV46,CV48,CV49,CV50)携带 目标基因Pik-s(图12);

反例3-1:虽然品种CV10的单元型为K1/K2,亚单元型亦为KM1/KM2,但 是在2个Pik-s功能特异性分子标记中,只有KM2/KH2G2-1559C为阳性。由此推断 该品种并非目标基因Pik-s的携带者,而是新挖掘的Pik等位基因Pik-CKN(图13)。

反例3-2:虽然品种CV51的单元型为K1/K2,但是其亚单元型则为 KH1/KM2,而且2个Pik-s功能特异性分子标记中,只有KM2/KH2G2-1559C为阳 性。由此推断该品种并非目标基因Pik-s的携带者,而是新发掘的Pik等位基因Pik-SRC(图13)。

上述实例从不同角度实证了本发明之技术体系具有包容性且精准鉴别并挖 掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族非凡的能力及效果。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施 例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替 代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

SEQUENCE LISTING

<110> 华南农业大学

<120> 一套具有包容性且精准鉴别并挖掘稻瘟病Pik抗病等位基因家族的技术体系

<130>

<160> 42

<170> PatentIn version 3.3

<210> 1

<211> 26

<212> DNA

<213> Pik-K1P/A(1-6230~6419)-F(#1K标记)

<400> 1

cgggcagcag tgggatcgat actgag 26

<210> 2

<211> 30

<212> DNA

<213> Pik-K1P/A(1-6230~6419)-R

<400> 2

tttctgtttg aatttcaata tctgctactc 30

<210> 3

<211> 25

<212> DNA

<213> Pik-N1P/A(1-6230~6419)-F(#1N标记)

<400> 3

tcgttgtcca cgctgctcct gacga 25

<210> 4

<211> 29

<212> DNA

<213> Pik-N1P/A(1-6230~6419)-R

<400> 4

agtacaggta aaattagaat acaatagca 29

<210> 5

<211> 26

<212> DNA

<213> Pik-K2P/A(2-930~1110)-F(#2K标记)

<400> 5

atgtcagcca gaaaatgatg gaaacc 26

<210> 6

<211> 29

<212> DNA

<213> Pik-K2P/A(2-930~1110)-R

<400> 6

tagatttaga gtgggatgag taagttaat 29

<210> 7

<211> 24

<212> DNA

<213> Pik-N2P/A(2-930~1110)-F(#2N标记)

<400> 7

accactgtca ctactcggag ggaa 24

<210> 8

<211> 28

<212> DNA

<213> Pik-N2P/A(2-930~1110)-R

<400> 8

atggatttac aattaagtta attggcat 28

<210> 9

<211> 20

<212> DNA

<213> KM1/KH1G1-357A-F(#3标记)

<400> 9

gtcctacgac ctggatgatg 20

<210> 10

<211> 20

<212> DNA

<213> KM1/KH1G1-357A-R

<400> 10

cagagaagcg attggaggca 20

<210> 11

<211> 24

<212> DNA

<213> KM2/KH2G2-1559C-F(#4标记)

<400> 11

aagatagcaa caaagtagac gagc 24

<210> 12

<211> 21

<212> DNA

<213> KM2/KH2G2-1559C-R

<400> 12

caccatcgag ggtaagagga g 21

<210> 13

<211> 23

<212> DNA

<213> PikT1-2793C-F(#5标记)

<400> 13

ccttccagta cctctctcga agc 23

<210> 14

<211> 21

<212> DNA

<213> PikT1-2793C-R

<400> 14

aatggcaggc atagcttgtc c 21

<210> 15

<211> 22

<212> DNA

<213> PikT1-5932G-F(#6标记)

<400> 15

caaaagttcc tcgccgagat gc 22

<210> 16

<211> 25

<212> DNA

<213> PikT1-5932G-R

<400> 16

tcttcatgga aggctatcct tggta 25

<210> 17

<211> 24

<212> DNA

<213> PikmC1-851G/A-F(#7标记)

<400> 17

gcgctcgtag gtgatctaag agat 24

<210> 18

<211> 20

<212> DNA

<213> PikmC1-851G/A-R

<400> 18

gatttcaccg gcgcaagcat 20

<210> 19

<211> 26

<212> DNA

<213> PiksC1-957T-F1(#8标记)

<400> 19

tgcgatgttt ctggaggtca ggcatg 26

<210> 20

<211> 26

<212> DNA

<213> PiksC1-957T-F2

<400> 20

tgcggagttg ctgcaggtca ggcatg 26

<210> 21

<211> 25

<212> DNA

<213> PiksC1-957T-R

<400> 21

gtcgatgaga tgttgttgaa gagct 25

<210> 22

<211> 29

<212> DNA

<213> Pi1T1-853G-F1(#9标记)

<400> 22

gttgcaatcg ccggtgacct aagagacca 29

<210> 23

<211> 29

<212> DNA

<213> Pi1T1-853G-F2

<400> 23

gttgcgctcg taggtgatct aagagacca 29

<210> 24

<211> 27

<212> DNA

<213> Pi1T1-853G-R

<400> 24

tcacatatgg atttcaccgg cgcaagc 27

<210> 25

<211> 24

<212> DNA

<213> Pi1T2-2519A-F(#10标记)

<400> 25

caaagaaagg attcttatcc caat 24

<210> 26

<211> 23

<212> DNA

<213> Pi1T2-2519A-R

<400> 26

ccaccctttg ttatattgag ctt 23

<210> 27

<211> 23

<212> DNA

<213> Pik-IR8A1-149G-F(#11标记)

<400> 27

cagagttcat cagatccgag ctt 23

<210> 28

<211> 21

<212> DNA

<213> Pik-IR8A1-149G-R

<400> 28

tcagagaagc gattggagac a 21

<210> 29

<211> 22

<212> DNA

<213> Pik-IR8A1-927G-dF(#12标记)

<400> 29

tcygcgctcc ggaagaaggt cg 22

<210> 30

<211> 22

<212> DNA

<213> Pik-IR8A1-927G-R

<400> 30

cctggcaatc caaggatgca aa 22

<210> 31

<211> 21

<212> DNA

<213> Pikp/7/khA2-2137G-F(#13标记)

<400> 31

gcaagggtta acccaggaaa g 21

<210> 32

<211> 22

<212> DNA

<213> Pikp/7/khA2-2137G-R

<400> 32

tagttgaatg aatggaatgg cc 22

<210> 33

<211> 30

<212> DNA

<213> Pikp/7T1-961A/G/C-dF(#14标记)

<400> 33

tgcgrwgttk ctgsaggtca gccaagyaat 30

<210> 34

<211> 25

<212> DNA

<213> Pikp/7T1-961A/G/C-R

<400> 34

gtcgatgaga tgttgttgaa gagct 25

<210> 35

<211> 24

<212> DNA

<213> 分子标记PikhA1-961T/C/G-dF(#15a标记)

<400> 35

gttkctgsag gtcagccaag ytta 24

<210> 36

<211> 26

<212> DNA

<213> PikhA1-961T/C/G-R

<400> 36

ttgagcgaaa atgtctgcaa gagtct 26

<210> 37

<211> 24

<212> DNA

<213> PikhG1-961T/C/A-dF(#15b标记)

<400> 37

gttkctgsag gtcagccaag ctaa 24

<210> 38

<211> 26

<212> DNA

<213> PikhG1-961T/C/A-R

<400> 38

ttgagcgaaa atgtctgcaa gagtct 26

<210> 39

<211> 20

<212> DNA

<213> Pik-IR64T1-3013C-F(#16标记)

<400> 39

caagctatgc ctgccattgg 20

<210> 40

<211> 25

<212> DNA

<213> Pik-IR64T1-3013C-R

<400> 40

caagaaatat atctccttgc agtcg 25

<210> 41

<211> 23

<212> DNA

<213> Pik-IR64T1-5468C-F(#17标记)

<400> 41

tggggagctg aatcatctaa agc 23

<210> 42

<211> 20

<212> DNA

<213> Pik-IR64T1-5468C-R

<400> 42

acaaggggag gtccgaaacg 20

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