Blast resistance genes of rice and their markers (review)
Abstract
Blast resistance genes of rice and their markers (review) Rice blast is a very harmful and dangerous disease, caused by the fungus pathogen Pyricularia oryzae Cavara риса (Oryza sativa L.). The use of the varieties resistant to the disease is one of the efficient ways to protect plants from diseases. The recent progress in rice genomics allowed using DNA-markers to grow resistant varieties through marker breeding (MAS). The article summarizes the information about blast resistance genes of rice and their markers, which can be used in breeding. The article gives the data about registered genes and their number, chromosome loci, regularities of stability, samples-donors and molecule characteristics of cloned genes. Besides, several questions about a nomenclature system and identification of resistance genes have been considered in the paper. The information can help rice breeders improve rice blast resistance through marker breeding. ARRIGC together with ARRI of rice and SFU have started breeding rice varieties resistant to blast through marker breeding since 2003. Their long-term work in the introgression of resistance genes by PCR-analysis resulted in the development of the rice variety ‘Magnat’ with the genes Pi-1 and Pi-2, and in 2015 there were obtained pyramid rice lines with five rice blast resistance genes Pi-l, Pi-2, Pi-33, Pi-ta and Pi-b.
Keywords
About the Author
P. I. Kostylev
ФГБНУ Всероссийский научно-исследовательский институт зерновых культур им. И.Г. Калиненко
Russian Federation
Russian Federation
References
1. Bonman, J.M., Mackill, D.J. Durable resistance to rice blast disease / Oryza, 1988. - 25. - P.103-110.
2. Koide Y., Kobayashi N., Xu D., Fukuta Y. Blast resistance genes and their selection markers in rice (Oryza sativa L.) / JIRCAS Working Report, 2009. - No.63. - P.95-122.
3. Ballini, E., Morel, J. B., Droc, G., et al. A genome- wide meta-analysis of rice blast resistance genes and quantitative trait loci provides new insights into partial and complete resistance / Molecular Plant-Microbe Interactions, 2008. - 21. - P.859-868.
4. Bent, A.F. Plant disease resistance genes, function meets structure / The Plant Cell, 1996. - 8. - P.1757-1771.
5. Jia, Y., McAdams, S.A., Bryan, G.T., Hershey, H.P. Valent, B. Direct interaction of resistance gene and avirulence gene products confers rice blast resistance / EMBO Journal, 2000. - 19. - P.4004-4014.
6. Wu, J.L., Fan, Y.Y., Li, D.B., et al. Genetic control of rice blast resistance in the durably resistant cultivar Gumei 2 against multiple isolates / Theoretical and Applied Genetics 2005. - 111. - P.50-56.
7. Hayashi, K., Yoshida, H., Ashikawa, I. Development of PCR-based allele specific and InDel marker sets for nine rice blast resistance genes / Theoretical and Applied Genetics 2006. - 113. - P.251-260.
8. Zenbayashi, K. S., Ashizawa, T., Koizumi, S. Pi34-AVRPi34: a new gene-for-gene interaction for partial resistance in rice to blast caused by Magnaporthe grisea / Journal of General Plant Pathology, 2005. - 71. - P.395-401.
9. Fukuoka, S., Saka, N., Kudo, S., et al. Genetic dissection of resistance to rice blast for rice germplasm enhancement / 10th International Congress of SABRAO Proceedings, 2005. - S-2.
10. Telebanco-Yanoria, M.J.T., Ohsawa, R., Senoo, S., Kobayashi, N. and Fukuta, Y. Diversity analysis for resistance of rice (Oryza sativa L.) to blast disease [Magnaporthe grisea (Hebert) Barr.] using differential isolates from the Philippines / Plant Breeding, 2008. - 127. - P.355-363.
11. Kinoshita, T., Inukai, T. and Toriyama, K. Reports form coordinators; gene symbols for blast resistance newly revised / Rice Genetics Newsletter, 1994. - 11. - P.16-17.
12. Toriyama, K., Ezuka, A., Asaga, K., Yokoo, M. A method of estimating true resistance genes to blast in rice varieties by testing their backcrossed progenies for rice-specific reactions / Japanese Journal of Breeding, 1983. - 33. - P.448-456.
13. Tsunematsu, H., Yanoria, M.J.T., Ebron, L.A., et al. Development of monogenic lines of rice for blast resistance / Breeding Science, 2000. - 50. - P.229-234.
14. Kobayashi, N., Yanoria, M. J. T., Tsunematsu, H., et al. Development of new sets of International standard differential varieties for blast resistance in rice (Oryza sativa L.) / Japan Agricultural Research Quarterly, 2007. - 41(1). - P.31-37.
15. Collard, B.C.Y., Vera Cruz, C.M., McNally, K.L., Virk, P.S., Mackill, D.J. Rice Molecular Breeding Laboratories in the Genomics Era: Current Status and Future Considerations / International Journal of Plant Genomics, 2008. doi:10.1155/2008/524847.
16. Xu, Y., Crouch, J.H. Marker-Assisted Selection in Plant Breeding: From Publications to Practice / Crop Science, 2008. - 48. - P.391-407.
17. Jia, Y., Wang, Z., Singh, P. Development of Dominant Rice Blast Pi-ta Resistance Gene Markers / Crop Science, 2002. 42. - P.2145-2149.
18. Fjellstrom, R., Conaway-Bormans, C.A., McClung, A.M., et al. Development of DNA markers suitable for marker assisted selection of three Pi genes conferring resistance to multiple Pyricularia grisea pathotypes / Crop Science, 2004. - 44. - P.1790-1798.
19. Костылев, П.И. Особенности межвидовых гибридов риса / П.И. Костылев // Н-т. бюлл. ВНИИР им. Н.И. Вавилова, 1984. - Вып.144. - С.72-74.
20. Костылев, П.И. Дикорастущие виды риса - источники устойчивости к пирикуляриозу / П.И, Костылев, Л.А. Полякова // Селекция и семеноводство. - 1987. - № 4. - С.31-32.
21. Костылев, П.И. Создание исходного материала риса, устойчивого к пирикуляриозу, на основе межвидовой гибридизации / П.И. Костылев,В.П. Россихин, Л.А. Полякова // Генетика и селекция растений на Дону: сборник. - Ростов-на-Дону, 1995. - С. 69-72.
22. Костылев, П.И. Селекция риса и сорго с использованием отдаленной гибридизации в условиях Северного Кавказа: автореферат диссертации доктора с.-х. наук. -Краснодар: Кубанский ГАУ, 1999. - 24 с.
23. Костылев, П.И. Перенос генов устойчивости к пирикуляриозу в сорта риса с помощью маркерного контроля /П.И. Костылев, Н.Н. Вожжова, Ж.М. Мухина, Е.Т. Ильницкая // Устойчивое производство риса: настоящее и перспективы: Матер. Междунар. научно-практ. конф., 2006. - С.121-130.
24. Костылев, П.И. Сорт риса Магнат, созданный с помощью биотехнологии / П.И. Костылев, Е.В. Краснова, А.А. Редькин, Н.В. Репкина, Ж.М. Мухина, Е.В. Дубина // Достижения науки и техники АПК. - 2015. - Т.29. - №3. - С.10-12.
25. Шилов, И.А.Усовершенствование метода идентификации генов устойчивости к пирикуляриозу риса Pi-ta и Pi-b / И.А. Шилов, О.С. Колобова, Ю.В. Анискина, Т.В. Шалаева, Н.С. Велишаева, П.И. Костылев, Е.В. Дубина // Достижения науки и техники АПК, 2016. - Т. 30. - № 8. - С.45-48.
26. Usatov, A.V.Introgression of the rice blast resistance genes Pi1, Pi2 and Pi33 into Russian rice varieties by marker-assisted selection / A.V. Usatov, P.I. Kostylev, K.V. Azarin, N.V.Markin, M.S. Makarenko, V.A. Khachumova, M.Yu. Bibov // Indian Journal of Genetics and Plant Breeding, 2016. - 76. - 1. - P.18-23.
27. Костылев, П.И. Создание устойчивых к пирикуляриозу сортов риса с помощью ДНК-маркеров / П.И. Костылев, А.А. Редькин, Е.В. Краснова, Е.В. Дубина, Е.Т. Ильницкая, Л.В. Есаулова, Ж.М. Мухина, Е.М. Харитонов // Вестник российской сельскохозяйственной науки, 2014. - № 1. - С.26-28.
28. Костылев, П.И. Перенос пяти генов устойчивости риса к пирикуляриозу с помощью ДНК-маркеров / П.И. Костылев, И.А. Шилов, Ж.М. Мухина / Вестник российской сельскохозяйственной науки. -2014. - № 2. - С. 33-34.
29. Костылев, П.И. Резистентные к пирикуляриозу линии риса с пятью пирамидированными генами / П.И. Костылев, Е.В. Краснова, А.А. Редькин, Ж.М. Мухина, Е.В. Дубина // Материалы междунар. научн.-практ. конф. «Биологическая защита растений - основа стабилизации агроэкоценозов», ВНИИБЗР, Краснодар, 20-22 сентября 2016. - Вып.9. - С.365-368.
30. Костылев, П.И. Повышение устойчивости риса к пирикулярии путем пирамидирования нескольких генов с маркерным контролем / П.И. Костылев, Е.В. Краснова, А.А. Редькин, Ж.М. Мухина, Е.В. Дубина // Вестник защиты растений. - 2016. - №3(89). - С.86-87.
Review
For citations:
Kostylev P.I. Blast resistance genes of rice and their markers (review). Grain Economy of Russia. 2017;49(1):34-39. (In Russ.)
Views:
446
Email this article 