水稻白叶枯病抗性的全基因组关联分析开题报告

1. 研究目的与意义、国内外研究现状（文献综述）

研究意义：

水稻白叶枯病是由革兰氏阴性菌稻黄单胞杆菌（xanthomonas oryzae pv.oryzae,xoo)引起的，是一种严重影响水稻生产的细菌性病害，水稻在生长的所有阶段均会受到白叶枯病菌的侵害而发病，严重制约着水稻的产量^[1]。该病可使水稻减产20%-30%，严重时达50%，甚至颗粒无收^[2]。病菌通过伤口或水孔侵入，在维管束繁殖、蔓延、阻塞维管束，导致植物发病^[3]。在我国南方稻区发生的凋萎型白叶枯病的主要特征是“失水、青枯、卷曲、凋萎”，形似螟害枯心。在发病早期，病斑通常出现在叶尖；在后期，病斑变黄且变成不规则的波纹状；最后，病斑覆盖整个叶片，导致白色甚至灰色腐生性生长。如果发生在抽穗期，就会产生不成熟和不育的低质量谷粒。在我国，水稻白叶枯病主要分为4种类型：叶枯型、凋萎型、急性型和黄叶型^[4]。深入开展水稻白叶枯病抗性研究，对发挥水稻品种的抗白叶枯病害潜力，进一步提高水稻的产量，保证粮食安全生产和提升人民生活水平及改善生态环境具有重要意义。

长久以来，科研工作者对提升水稻白叶枯抗性进行了多方面的研究。其中发掘并应用白叶枯病抗性基因是防治白叶枯病害一种经济、有效的途径。全基因组关联分析是发掘白叶枯病抗性基因的一种方法。关联分析（association analysis)又称为连锁不平衡作图（ld mapping)或者关联作图（association mapping），是以同一染色体或者不同染色体上不同位点等位基因之间的连锁不平衡为基础，从而对目标性状与标记或候选基因的相关性分析的方法；可无需构建遗传群体，利用自然界中长期进化过程中积累的重组事件进行关联定位，主要有基于候选基因的关联分析和基于全基因组的关联分析。全基因组关联分析（genome-wide association study,gwas）是利用基因组中的单核苷酸多态性（single nucleotide ploymorphism,snp)为分子遗传标记，进行全基因组水平上的相关性分析，通过比较发现影响复杂性状的基因变异的一种新方法^[5]。现有约40个与白叶枯病相关的抗性基因已通过基因组关联分析确定出qtl位点，并定位出与白叶枯病抗性显著相关的snp位点，其中大部分已被鉴定、克隆^[6]。虽然如此，但因白叶枯病害发生的区域化及引发病害的生理小种的分化，水稻白叶枯病抗性研究仍不是很深入，已挖掘出的白叶枯抗性基因只有少数得以利用，因此有必要进一步明确不同的水稻品种对较易引发白叶枯病害的不同的病害生理小种的感抗特性及其表型和基因分型间的关联程度，为筛选候选基因，并进一步进行鉴定、验证，进而克隆出新的白叶枯病抗性基因奠定基础。

2. 研究的基本内容和问题

研究目标：

关联分析定位构建群体中抗白叶枯病qtl，探寻构建的材料群体中与白叶枯病抗性显著相关的snp位点，通过和前人已定位的结果进行比较，同时可以获得候选基因，为以后进一步进行鉴定、验证，进而克隆出新的白叶枯病抗性基因奠定基础.

研究内容：

3. 研究的方法与方案

研究方法：

构建209份材料组成的自然群体，将其作为水稻白叶枯病抗性关联分析研究的群体材料，进行白叶枯抗性表型鉴定、亲缘关系评估、ld衰退分析，对获取的白叶枯病抗性表型数据进行全基因组关联分析，以检测与水稻白叶枯病抗性显著相关的snp位点。

4. 研究创新点

本实验利用209份材料组成的自然群体，接种5个白叶枯菌小种后，通过全基因组关联分析技术鉴定其抗病表型，结合最新公布的700K的高密度SNP分型数据，以定位与水稻白叶枯抗性紧密关联的SNP位点，可为后续的研究奠定基础。

5. 研究计划与进展

2018年5月—种植研究群体；

2018年7、8月—制备菌种，于水稻孕穗期接种，接种后约3周进行抗病性调查与分级；

2018年9月及之后—阅读文献，数据分析，并撰写各阶段的总结报告；