已有大量有关主效数量基因(QTL)定位研究的报道,但是,主效数量基因的克隆仍存在相当大的难度。解决这一难题的重要思路之一是在初步定位的基础上,构建主效QTL的近等基因系,再利用近等基因系进一步精细定位和克隆主效数量基因。纹枯病是水稻第二大病害。近年来的研究已经表明,水稻对纹枯病的抗性具有典型的数量遗传特征。本研究将在我们已做工作的基础上,利用国际和国内水稻基因组数据库资源和生物信息学方法,设计新的分子标记,进一步精细定位抗纹枯病主效QTL。在此基础上利用标记辅助选择技术,开展不同抗纹枯病主效QTL的近等基因系构建研究。在对目标QTL进行前景选择的同时,对轮回亲本的遗传背景进行选择。最终育成2套具有不同遗传背景、分别带有不同数量非等位抗纹枯病主效QTL的近等基因系。在近等基因系水平上研究基因的效应和功能,并为进一步克隆抗纹枯病主效QTL做准备。
针对3个抗纹枯病QTLs,以Lemont为背景构建了8种近等基因系,包括3个区间均为感性等位基因的更感病系、只在1个区间存在抗性等位基因的近等基因系和各种抗性QTL组合的近等基因累加系。利用近等基因系,研究了部分QTL可能减轻病级的程度和累加效应。明确了qSB-11的抗性等位基因在重发病条件下可挽回10.75%的产量损失,其对产量的作用主要是通过减轻因病害造成的结实率和千粒重的下降而实现的。该基因具有较高的育种利用价值。在近等基因系的基础上,分别构建了qSB-9和qSB-11所在区间的染色体单片段叠代系。用一套染色体片段叠代系,将qSB-11精细定位在水稻第11染色体的一个74kb的亚区间内。对这个亚区间进一步构建了一套染色体片段叠代系。在qSB-11 的74kb亚区间内,发现11个ORF,其中有功能预测信息的4个,有全长 cDNA信息的3个,3个预测基因有RT-PCR产物,其中1个基因的表达受病原菌接种的诱导。该基因的DNA序列在近等基因系间的1处碱基差异,造成在更感病系中其编码蛋白的一个conotoxin 结构域的丧失。这一结果表明该基因最可能是qSB-11的候选基因。