·常规信息
基因(座)名称稻瘟病抗性基因
Pyricularia oryzae resistance-21
基因符号pi21
所在染色体4 (已克隆)
供体材料Owarihatamochi

pi21,稻瘟病抗性QTL,来自品种"Owarihatamochi",表现出田间抗性。

【基因的发现、命名和定位】

利用SSR 标记和RFLP 标记,4 个抗稻瘟病QTLs 从田间抗性品种Owarihatamochi 得到鉴定,分别位于第4、第9 和第12 染色体上,它们共可解释66.3% 的田间抗性变异。利用回交系,一个效应最大、贡献率达45.7% 的QTL 定位于第4 染色体上两个分子标记G271~G317 之间,遗传图距分别是5.0cM 和8.5cM。该QTL 命名为Pi-21 ,是第一个被定位的隐性抗瘟性基因位点(Fukuoka and Okuno, 2001)。

【表型特征】

携带隐性pi21 等位基因的近等基因系AA-pi21对10 种稻瘟病病菌具有抗性,但抗性没有专一抗病性的R 基因强。与敏感品种Aichiasahi(AA) 相比,AA-pi21 的病斑较小。

【基因克隆与生物学功能分析】

野生型的Pi21 cDNA 全长1109bp,包含有3 个外显子,编码一个由266 氨基酸组成的蛋白产物,产物富含脯氨酸,包含重金属结合结构域和蛋白互作结构域等功能域。与感病品种相比,抗病品种Owarihatamochi 的pi21 基因中分别有21bp 和48bp 的缺失,这是造成抗感差异的原因所在。

AA-pi21 中菌丝侵入寄主细胞的速率与敏感品种AA 没有显著差异,但是在AA-pi21 中菌丝的生长速率显著低于在敏感品种AA 中的生长速率,说明pi21 是非小种专一性抗病基因,它激发的是一种慢速抗病反应,而这种低速诱导的抗病反应可能是一种新的持久抗病反应机制。pi21 等位基因不影响对其他真菌性病菌和细菌性病菌的抗性感病等位基因Pi21 负调节抗病性,而抗病等位基因pi21 是功能丧失型突变(Fukuoka et al., 2009)。

Pi21 还与基础抗病性有关。在接种毒性病菌后,与致病性相关基因在携带有抗病等位基因pi21 的植株中表达量要高于在携带有感病等位基因Pi21 的植株中的表达量,而接种非毒性菌株两者则没有差异,说明Pi21 在响应毒性菌株中发挥作用。将抗病等位基因pi21 片段导入水稻优良品种中,在提高持久抗病性的同时,稻米的食用品质下降,这是由于与pi21 基因紧密连锁的一个基因引起,而pi21 基因本身并不影响稻米的食用品质(Fukuoka et al., 2009)。

【相关登录号】
cDNAs及其产物:AB430852
参考基因组位点:Os04g0401000(RAP-DB, Gramene←→ LOC_Os04g32850(本地MSU-RGAP
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·遗传(物理)图谱
#图谱名称连锁群开始位置终止位置
1日本晴序列注释图谱(2008)41966353819664474
·ONTOLOGY及相关基因
表型特征叶瘟抗性(TO:0000468)
生物进程真菌刺激应答(GO:0009620)
形态构造秧苗期(GRO:0007047), 分蘖期(GRO:0007049), 维管叶(PO:0009025)
·参考文献
1Shuichi Fukuoka;Norikuni Saka;Hironori Koga;Kazuko Ono;Takehiko Shimizu;Kaworu Ebana;Nagao Hayashi;Akira Takahashi;Hirohiko Hirochika;Kazutoshi Okuno;Masahiro Yano
  Loss of Function of a Proline-Containing Protein Confers Durable Disease Resistance in Rice
  Science, 2009, 325(5943): 998-1001
2S.Fukuoka;K.Okuno
  QTL analysis and mapping of pi21, a recessive gene for field resistance to rice blast in Japanese upland rice
  Theoretical and Applied Genetics, 2001, 103(2-3): 185-190
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