水稻地方品种Pi-ta的3'-UTR遗传多态分析

• 作者: 刘立娜 徐刘燕 李成云 杨静
• 来源期刊: 中国农业科学
• 关键词: 水稻 稻瘟病 抗性基因 Pi-ta UTR 遗传多态
• 年，卷（期）: 2017,（15）
• 所属期刊栏目: 作物遗传育种·种质资源·分子遗传学
• 页码范围: 2851-2860
• 页数: 10页
• 语种: 中文
• DOI: 10.3864/j.issn.0578-1752.2017.15.001

摘要

[目的]分析Pi-ta的3'-UTR区遗传变异与该基因抗性功能之间的关系,了解Pi-ta的抗性决定机制,为培养更持久的抗性品种提供依据.[方法]以遗传多样性极高的云南水稻地方品种为研究对象,收集了1 37个云南地方水稻品种.育苗后提取三叶一心期的水稻幼苗总DNA,设计引物扩增了Pi-ta的3'-UTR区的DNA序列,并扩增了关键功能位点6 640到终止密码子第6 675处这一段的DNA序列.通过双向序列测定获得了1 37条3-UTR区的DNA序列并提交至GenBank,通过变异位点检测分析云南水稻地方品种Pi-ta的3'-UTR区的遗传多样性程度,并基于最大简约法构建单倍型网络图,分析不同单倍型之间的谱系关系.同时,联合编码区关键抗病位点6 640的碱基状态对3'-UTR单倍型的分布进行分析,讨论3'-UTR区与Pi-ta抗性功能之间的关系.[结果]云南水稻地方品种Pi-ta的3'-UTR区呈现出高度的遗传多样性,长度为1.1kb的3'-UTR区共有12个SNP位点,由这些SNP可将137个品种划分成7个单倍型.不同单倍型之间没有重组的信号.Pi-ta的3'-UTR对应的DNA编码区长为1 120bp,是植物基因3'-UTR平均长度(200 bp)的5倍多,G+C含量相对较低,为40.43％,不存在插入或缺失导致的长度多态性.Pi-ta的3'-UTR序列中存在多个非保守的潜在polyA位点,此外,Pi-ta的3'-UTR区还存在非常高频率的TTTT序列,提示Pi-ta在转录终止时可能具有复杂的调控机制;而对Pi-ta的不同转录本的分析也表明3'-UTR对应于DNA编码区序列时呈现复杂多变的剪切方式,3'-UTR这种选择性拼接可能与抗性决定作用有关.对遗传多态的进一步分析表明,3'-UTR的SNP高度多态性都出现在感病品种中,所有抗性品种只共享一种单倍型.有趣的是,唯一的3'-UTR抗性单倍型与Pi-ta编码区唯一的抗性单倍型相对应,也即是6 640G所在单倍型也是3'-UTR唯一抗性单倍型.这表明3'-UTR与其编码区是紧密关联的,在功能上和所受到的选择压力方面是连续和一致的.Pi-ta的抗性单倍型区域已从编码区扩展到了3'-UTR区,在研制广谱抗性品种引入Pi-ta时需要同时保证其3'-UTR区不能有额外的SNP,必须是抗性单倍型特有的SNPs.[结论]Pi-ta的3'-UTR与其编码区紧密连锁,抗性品种的3'-UTR受到纯净化选择,维持单一单倍型,3'-UTR对于Pi-ta的抗性功能具有不可或缺的作用.