Detection of the Rice Blast Resistance Genes Pita and pik in Heilongjiang: HRM Functional Markers

doi:10.11923/j.issn.2095-4050.cjas20190900197

Abstract

Abstract:

To clarify the distribution of Pita gene and pik gene in rice germplasm resources of Heilongjiang, 67 major varieties and excellent germplasm resources were used as materials with HRM (high resolution melting) technology. 67 materials were used for genotyping analysis by Pita-G/T and Pik2-C/T of Pita and pik HRM-based functional markers. The results showed that, among the 67 germplasm resources, 27 germplasm resources contained the homozygous gene Pita (40.3% of the total number), 22 germplasm resources contained the homozygous gene pik (32.9% of the total number) and 12 germplasm resources contained both of the two homozygous genes (17.9% of the total number). Based on the results, the functional markers Pita-G/T and Pik2-C/T could be efficiently and accurately used in rice genotyping in Heilongjiang, meanwhile, through genotyping the materials in this research, we clarified the distribution of those two genes in Heilongjiang, which provided a theoretical basis for rice blast resistance breeding.

Key words: Rice, High Resolution Melting (HRM), Pita Gene, pik Gene, Genotyping

CLC Number:

S326

Guo Zhenhua, Huang Cuihong, Luo Wenlong, Huang Xiaoqun, Wang Ruiying, Chen Zhiqiang, Guan Shiwu, Zhang Shuhua, Cai Lijun. Detection of the Rice Blast Resistance Genes Pita and pik in Heilongjiang: HRM Functional Markers[J]. Journal of Agriculture, 2021, 11(1): 11-16.

Figures/Tables 4

References 20

[1]	刘占领, 雷财林, 程治军, 等. 水稻稻瘟病抗性基因定位与克隆研究进展[J].作物杂志, 2007(3):16-19.
[2]	Couch B C. Hohn L M. Amultilocus gene genealogy concordant with host preference indicates segregation of a new species[J]. Magnaporthe oryzae. Mycol-ogia, 2002,94:683-693.
[3]	Hittalmani S, Parco A, Mew T V, et al. Fine mapping and DNA marker-assisted pyramiding of the three major genes for blast resistance in rice[J]. Theoretical and Applied Genetics, 2000,100(7):1121-1128. doi: 10.1007/s001220051395 URL
[4]	Jia Y, Mc Adams S A, Bryan G T, et al. Direct interaction of resistance gene and a virulence gene products confers rice blast resistance[J]. The EMBO Journal, 2000,19(15):4004-4014. doi: 10.1093/emboj/19.15.4004 URL pmid: 10921881
[5]	Stefano Costanzo, Jia Y L. Sequence variation at the rice blast resistance gene Pikm locus: Implications for the development of allele specific markers[J]. Plant Science, 2010,178:523-530. doi: 10.1016/j.plantsci.2010.02.014 URL
[6]	Ashikawa I, Hayashi N, Yamane H, et al. Two adjacent nucleotide-binding site Leucine-rich repeat class genes are required to confer Pikm specific rice blast resistance[J]. Genetics, 2008,180:2267-2276. URL pmid: 18940787
[7]	Yuan B, Zhai C, Wang W J, et al. The Pikp resistance to Magnaporthe oryzae in rice is mediated by a pair of closely linked CC-NBS-LRR genes[J]. Theoretical and Applied Genetics, 2011,122(5):1017-1028. doi: 10.1007/s00122-010-1506-3 URL pmid: 21153625
[8]	Zhai C, Lin F, Dong Z Q, et al. The isolation and characterization of Pik, a rice blast resistance gene which emerged after rice domestication[J]. New Phytologist, 2011,189(1):321-334. doi: 10.1111/j.1469-8137.2010.03462.x URL
[9]	De Koeyer D, Douglass K, Murphy A, et al. Application of high-resolution DNA melting for genotyping and variant scanning of diploid and autotetraploid potato[J]. Molecular Breeding, 2010,25(1):67-90. doi: 10.1007/s11032-009-9309-4 URL
[10]	Vossen R, Aten E, Roos A, et al. High-Resolution melting analysis (HRMA)-More than just sequence variant screening[J]. Human Mutation, 2009,30(6):860-866. doi: 10.1002/humu.21019 URL pmid: 19418555
[11]	Li Y D, Chu Z Z, Liu X G, et al. A cost-effective high-resolution melting approach using the EvaGreen dye for DNA polymorphism detecting and genotyping in plants[J]. Journal of Intergrative Plant Biology, 2010,52(12):1036-1042.
[12]	Hofinger B J, Jing H C, Hammond-Kosack K E, et al. High-resolution melting analysis of cDNA-derived PCR amplicons for rapid and cost-effective identification of novel alleles in barley[J]. Theoretical and Applied Genetics, 2009,119(5):851-865. URL pmid: 19578831
[13]	赵均良, 张少红, 刘斌. 应用高分辨率熔解曲线技术分析水稻分子标记基因型[J]. 中国农业科学, 2011,44(18):3701-3708. doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2011.18.001 URL
[14]	Luo W L, Guo T, Yang Q Y, et al. Stacking of five favorable alleles for amylase content, fragrance and disease resistance into elite lines in rice (Oryza sativa) by using four HRM-based markers and a linked gel-based marker[J]. Molecular Breeding, 2014,34:805-815. doi: 10.1007/s11032-014-0076-5 URL
[15]	McCouch S R, Kochert G, Yu Z H, et al. Molecular mapping of rice chromosomes[J]. Theoretical and Applied Genetics, 1988,76:815-820. doi: 10.1007/BF00273666 URL pmid: 24232389
[16]	Bagge M, Xia X C, Lübberstedt T. Functional markers in wheat[J]. Current Opinion in Plant Biology, 2007,10:211-216. doi: 10.1016/j.pbi.2007.01.009 URL
[17]	王丰, 李金华, 柳武革, 等. 一种水稻香味基因功能标记的开发[J]. 中国水稻科学, 2008,22(4):347-352.
[18]	Iyer-Pascuzzi A S, McCouch S R. Functional markers for xa5-mediated resistance in rice (Oryza sativa L.)[J]. Molecular Breeding, 2007,19:291-296. doi: 10.1007/s11032-006-9055-9 URL
[19]	Rakszegi M, Kisgyorgy B N, Tearall K, et al. Diversity of agronomic and morphological traits in a mutant population of bread wheat studied in the Health grain program[J]. Euphytica, 2010,174(3):409-421. doi: 10.1007/s10681-010-0149-4 URL
[20]	时克, 雷财林, 程志军, 等. 稻瘟病抗性基因Pita和Pib在我国水稻主栽品种中的分布[J]. 植物遗传资源学报, 2009,10(1):21-26.

编号	品种（系）	来源	编号	品种（系）	来源
1	合江19	黑龙江省农业科学院水稻研究所	34	千重浪2号	沈阳农业大学
2	龙粳8号	黑龙江省农业科学院水稻研究所	35	沙沙尼	日本
3	龙粳12	黑龙江省农业科学院水稻研究所	36	空育139	日本
4	龙粳14	黑龙江省农业科学院水稻研究所	37	北粳0907	北大荒种业
5	龙粳18	黑龙江省农业科学院水稻研究所	38	盛昌0123	绥化盛昌种子繁育有限责任公司
6	龙粳21	黑龙江省农业科学院水稻研究所	39	龙粳30	黑龙江省农业科学院水稻研究所
7	龙粳25	黑龙江省农业科学院水稻研究所	40	龙粳31	黑龙江省农业科学院水稻研究所
8	龙粳26	黑龙江省农业科学院水稻研究所	41	龙粳32	黑龙江省农业科学院水稻研究所
9	空育131	日本	42	龙粳35	黑龙江省农业科学院水稻研究所
10	垦稻12	黑龙江农垦科学院水稻研究所	43	龙粳香1号	黑龙江省农业科学院水稻研究所
11	垦94437	黑龙江农垦科学院水稻研究所	44	龙联1号	黑龙江省农业科学院水稻研究所
12	M926	黑龙江省农业科学院牡丹江分院	45	龙花08-752	黑龙江省农业科学院水稻研究所
13	五稻8	黑龙江省五常市水稻良种场（五稻3）	46	龙花08-696	黑龙江省农业科学院水稻研究所
14	哈99352	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所	47	龙花07-211	黑龙江省农业科学院水稻研究所
15	龙稻5	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所	48	龙花04-350	黑龙江省农业科学院水稻研究所
16	龙盾D904	黑龙江省监狱管理局农业科学研究所	49	龙生03-011	黑龙江省农业科学院水稻研究所
17	五优稻	黑龙江省农业科学院五常市水稻研究所	50	龙生02-068	黑龙江省农业科学院水稻研究所
18	龙稻92001	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所	51	龙粳39	黑龙江省农业科学院水稻研究所
19	佳禾早占	厦门大学	52	中龙香粳1号	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所
20	辽380	辽宁省水稻研究所	53	糯11-4058	黑龙江省农业科学院水稻研究所
21	绥02–7105	黑龙江省农业科学院绥化分院	54	龙交10-2839	黑龙江省农业科学院水稻研究所
22	三江1号	黑龙江省农垦总局建三江分局农科所	55	龙交10-2917	黑龙江省农业科学院水稻研究所
23	松粳5	黑龙江省农业科学院五常水稻研究所	56	龙交10-989	黑龙江省农业科学院水稻研究所
24	松308	黑龙江省农业科学院五常水稻研究所	57	龙交10-2921	黑龙江省农业科学院水稻研究所
25	垦04-488	黑龙江农垦科学院水稻研究所	58	龙交103970	黑龙江省农业科学院水稻研究所
26	垦06-792	黑龙江农垦科学院水稻研究所	59	龙丰09-757	黑龙江省农业科学院水稻研究所
27	垦07-1304	黑龙江农垦科学院水稻研究所	60	龙丰09-862	黑龙江省农业科学院水稻研究所
28	08-B2	不详	61	龙丰09-291	黑龙江省农业科学院水稻研究所
29	龙盾306	黑龙江省监狱管理局农业科学研究所	62	龙生02063-23	黑龙江省农业科学院水稻研究所
30	东农416	东北农业大学	63	彩	日本
31	绥05-6062	黑龙江省农业科学院绥化分院	64	北02-20	北方水稻所
32	龙粳38	黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所	65	07039-20-1-1	黑龙江省农业科学院水稻研究所
33	龙粳29	黑龙江省农业科学院水稻研究所	66	zlm55-1	黑龙江省农业科学院水稻研究所
			67	zsh2907-1	黑龙江省农业科学院水稻研究所

编号	品种（系）	来源	编号	品种（系）	来源
1	合江19	黑龙江省农业科学院水稻研究所	34	千重浪2号	沈阳农业大学
2	龙粳8号	黑龙江省农业科学院水稻研究所	35	沙沙尼	日本
3	龙粳12	黑龙江省农业科学院水稻研究所	36	空育139	日本
4	龙粳14	黑龙江省农业科学院水稻研究所	37	北粳0907	北大荒种业
5	龙粳18	黑龙江省农业科学院水稻研究所	38	盛昌0123	绥化盛昌种子繁育有限责任公司
6	龙粳21	黑龙江省农业科学院水稻研究所	39	龙粳30	黑龙江省农业科学院水稻研究所
7	龙粳25	黑龙江省农业科学院水稻研究所	40	龙粳31	黑龙江省农业科学院水稻研究所
8	龙粳26	黑龙江省农业科学院水稻研究所	41	龙粳32	黑龙江省农业科学院水稻研究所
9	空育131	日本	42	龙粳35	黑龙江省农业科学院水稻研究所
10	垦稻12	黑龙江农垦科学院水稻研究所	43	龙粳香1号	黑龙江省农业科学院水稻研究所
11	垦94437	黑龙江农垦科学院水稻研究所	44	龙联1号	黑龙江省农业科学院水稻研究所
12	M926	黑龙江省农业科学院牡丹江分院	45	龙花08-752	黑龙江省农业科学院水稻研究所
13	五稻8	黑龙江省五常市水稻良种场（五稻3）	46	龙花08-696	黑龙江省农业科学院水稻研究所
14	哈99352	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所	47	龙花07-211	黑龙江省农业科学院水稻研究所
15	龙稻5	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所	48	龙花04-350	黑龙江省农业科学院水稻研究所
16	龙盾D904	黑龙江省监狱管理局农业科学研究所	49	龙生03-011	黑龙江省农业科学院水稻研究所
17	五优稻	黑龙江省农业科学院五常市水稻研究所	50	龙生02-068	黑龙江省农业科学院水稻研究所
18	龙稻92001	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所	51	龙粳39	黑龙江省农业科学院水稻研究所
19	佳禾早占	厦门大学	52	中龙香粳1号	黑龙江省农业科学院耕作栽培研究所
20	辽380	辽宁省水稻研究所	53	糯11-4058	黑龙江省农业科学院水稻研究所
21	绥02–7105	黑龙江省农业科学院绥化分院	54	龙交10-2839	黑龙江省农业科学院水稻研究所
22	三江1号	黑龙江省农垦总局建三江分局农科所	55	龙交10-2917	黑龙江省农业科学院水稻研究所
23	松粳5	黑龙江省农业科学院五常水稻研究所	56	龙交10-989	黑龙江省农业科学院水稻研究所
24	松308	黑龙江省农业科学院五常水稻研究所	57	龙交10-2921	黑龙江省农业科学院水稻研究所
25	垦04-488	黑龙江农垦科学院水稻研究所	58	龙交103970	黑龙江省农业科学院水稻研究所
26	垦06-792	黑龙江农垦科学院水稻研究所	59	龙丰09-757	黑龙江省农业科学院水稻研究所
27	垦07-1304	黑龙江农垦科学院水稻研究所	60	龙丰09-862	黑龙江省农业科学院水稻研究所
28	08-B2	不详	61	龙丰09-291	黑龙江省农业科学院水稻研究所
29	龙盾306	黑龙江省监狱管理局农业科学研究所	62	龙生02063-23	黑龙江省农业科学院水稻研究所
30	东农416	东北农业大学	63	彩	日本
31	绥05-6062	黑龙江省农业科学院绥化分院	64	北02-20	北方水稻所
32	龙粳38	黑龙江省农业科学院佳木斯水稻研究所	65	07039-20-1-1	黑龙江省农业科学院水稻研究所
33	龙粳29	黑龙江省农业科学院水稻研究所	66	zlm55-1	黑龙江省农业科学院水稻研究所
			67	zsh2907-1	黑龙江省农业科学院水稻研究所