DREB2A Gene Resistant to Osmotic Stress in Rice Germplasms: Genetic Diversity Analysis

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb20191200983

Abstract

Abstract:

The purpose is to analyze the genetic diversity of DREB2A gene in different rice germplasms and to provide molecular tools for genetic improvement of osmotic stress-resistance in rice. Haplotype analysis, phylogenetic tree, genetic distance and codon preference analysis were used to study the functional nucleotide sequence variation and genetic diversity of DREB2A gene in 85 rice germplasms of different types. A total of 55 nucleotide mutation sites were identified, 12 of which were located in the coding region and 43 were located in the non-coding region. Twelve DREB2A alleles were identified, including 3 alleles of African cultivated rice (Oryza glaberrima) with large block variation; and 39 haplotypes were identified according to sequence variations of the DREB2A, of which 33 were new haplotypes; all haplotypes were divided into three groups (Group I, II and III), and Group III was made of 10 haplotypes from African rice; Group III showed greater differences with other two groups according to phylogenetic tree, genetic distance and codon usage preference analysis. Sequence analysis of DREB2A genes in 85 rice germplasms of different types showed that DREB2A alleles in African rice were apparently different to the alleles from other types of germplasms in sequence variation, phylogenetic relationship and codon preference.

Key words: rice, osmotic stress, transcription factor, DREB2A, genetic diversity, codon preference

CLC Number:

S184

Tan Jingfa, He Wenchuang, Dong Xilong, Dang Tengfei, Xie Yi, Xi Kun, Sun Yongsheng, Hu Yalin, Jin Deming. DREB2A Gene Resistant to Osmotic Stress in Rice Germplasms: Genetic Diversity Analysis[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2020, 36(35): 1-13.

Figures/Tables 10

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编号	材料（品种/系谱）	类别	来源
1	J23B	籼型常规品种	湖南省常德市农业科学研究所
2	II-32B	籼型常规品种	湖南杂交水稻中心
3	珍仙97B	籼型常规品种	温州市农业科学研究所
4	中9B	籼型常规品种	中国水稻研究所
5	新武香B	籼型常规品种	武汉大学
6	IR79126B	籼型常规品种	国际水稻研究所
7	STB	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
8	YTB	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
9	恩恢58	籼型常规品种	湖北省恩施自治州农业科学院
10	R180	籼型常规品种	湖南农业大学水稻科学研究所
11	盐稻4号	籼型常规品种	江苏沿海地区农业科学研究所
12	鄂丰丝苗	籼型常规品种	江西农业大学农学院、武汉亘谷源生态农业科技有限公司
13	粤农丝苗	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
14	粤禾丝苗	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
15	五山丝苗	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
16	福稻88	籼型常规品种	武汉隆福康农业发展有限公司
17	银连占	籼型常规品种	中国
18	中广优二号	籼型常规品种	中国农业科学院作物科学研究所、广东省农业科学院水稻研究所
19	广恢128	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
20	AH8	籼型常规品种	中国
21	合丰占	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
22	R039	籼型常规品种	中国
23	R522	籼型常规品种	中南民族大学生命科学学院
24	R138	籼型常规品种	湖北省农业科学院作物育种栽培研究所
25	R650	籼型常规品种	中国
26	黄华占	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
27	IR66417	籼型常规品种	国际水稻研究所
28	M1s	籼型常规品种	自主选育
29	M4s	籼型常规品种	自主选育
30	M164s	籼型常规品种	自主选育
31	M199s	籼型常规品种	自主选育
32	农香16	籼型常规品种	湖南省水稻研究所
33	R615	籼型常规品种	中国
34	绵恢501	籼型常规品种	绵阳市农业科学研究所
35	WAB357-B-9-H3-2	非洲新稻	非洲水稻中心
36	WAB540-1-B-P-6-1-1	非洲新稻	非洲水稻中心
37	WAB450-1-B-P-103-HB	非洲新稻	非洲水稻中心
38	WAB540-11-1-P31-1-H1	非洲新稻	非洲水稻中心
39	ILs1	非洲栽培稻基因渗入系	自主选育
40	ILs2	非洲栽培稻基因渗入系	自主选育
41	ILs3	非洲栽培稻基因渗入系	自主选育
42	ILs4	非洲栽培稻基因渗入系	自主选育
43	ILs5	非洲栽培稻基因渗入系	自主选育
44	ILs6	非洲栽培稻基因渗入系	自主选育
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64	RAM3	非洲栽培稻	非洲水稻中心
65	RAM54	非洲栽培稻	非洲水稻中心
66	RAM131	非洲栽培稻	非洲水稻中心
67	RAM24	非洲栽培稻	非洲水稻中心
68	RAM48	非洲栽培稻	非洲水稻中心
69	RAM55	非洲栽培稻	非洲水稻中心
70	RAM85	非洲栽培稻	非洲水稻中心
71	RM90	非洲栽培稻	非洲水稻中心
72	RAM96	非洲栽培稻	非洲水稻中心
73	RAM111	非洲栽培稻	非洲水稻中心
74	RAM120	非洲栽培稻	非洲水稻中心
75	RAM133	非洲栽培稻	非洲水稻中心
76	RAM134	非洲栽培稻	非洲水稻中心

编号	材料（品种/系谱）	类别	来源
1	J23B	籼型常规品种	湖南省常德市农业科学研究所
2	II-32B	籼型常规品种	湖南杂交水稻中心
3	珍仙97B	籼型常规品种	温州市农业科学研究所
4	中9B	籼型常规品种	中国水稻研究所
5	新武香B	籼型常规品种	武汉大学
6	IR79126B	籼型常规品种	国际水稻研究所
7	STB	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
8	YTB	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
9	恩恢58	籼型常规品种	湖北省恩施自治州农业科学院
10	R180	籼型常规品种	湖南农业大学水稻科学研究所
11	盐稻4号	籼型常规品种	江苏沿海地区农业科学研究所
12	鄂丰丝苗	籼型常规品种	江西农业大学农学院、武汉亘谷源生态农业科技有限公司
13	粤农丝苗	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
14	粤禾丝苗	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
15	五山丝苗	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
16	福稻88	籼型常规品种	武汉隆福康农业发展有限公司
17	银连占	籼型常规品种	中国
18	中广优二号	籼型常规品种	中国农业科学院作物科学研究所、广东省农业科学院水稻研究所
19	广恢128	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
20	AH8	籼型常规品种	中国
21	合丰占	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
22	R039	籼型常规品种	中国
23	R522	籼型常规品种	中南民族大学生命科学学院
24	R138	籼型常规品种	湖北省农业科学院作物育种栽培研究所
25	R650	籼型常规品种	中国
26	黄华占	籼型常规品种	广东省农业科学院水稻研究所
27	IR66417	籼型常规品种	国际水稻研究所
28	M1s	籼型常规品种	自主选育
29	M4s	籼型常规品种	自主选育
30	M164s	籼型常规品种	自主选育
31	M199s	籼型常规品种	自主选育
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69	RAM55	非洲栽培稻	非洲水稻中心
70	RAM85	非洲栽培稻	非洲水稻中心
71	RM90	非洲栽培稻	非洲水稻中心
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73	RAM111	非洲栽培稻	非洲水稻中心
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76	RAM134	非洲栽培稻	非洲水稻中心

引物名称	引物序列	产物长度/bp	退火温度/℃	GC含量/%
DREB2AOF	CGTTGATTGCTGATAGCCTCC	963	59.13	52.38
DREB2AOR	TATTCCTATTGACCCGCAGCA		59.23	47.62
OF3	GCTGATAGCCTCCTTGATTTTTGG	944	60.20	45.83
OR3	ACCCGCAGCATGACTACTAC		59.54	55.00
IF3	CCTCATTGGGTCAGGAAGAAGA	543	59.43	50.00
IR3	GACTACACGTTCCAACACATCC		59.26	50.00
OF4	TAGAGAGGAGGGCACACACC	976	60.61	60.00
OR4	CTTTCTTGGACCCCTTGGCT		59.89	55.00
OF6	GACATGGGGTAAGTGGGTGG	869	60.03	60.00
OR6	TCTTTGAAGTATCTGCCACTCGT		59.48	43.48

引物名称	引物序列	产物长度/bp	退火温度/℃	GC含量/%
DREB2AOF	CGTTGATTGCTGATAGCCTCC	963	59.13	52.38
DREB2AOR	TATTCCTATTGACCCGCAGCA		59.23	47.62
OF3	GCTGATAGCCTCCTTGATTTTTGG	944	60.20	45.83
OR3	ACCCGCAGCATGACTACTAC		59.54	55.00
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IR3	GACTACACGTTCCAACACATCC		59.26	50.00
OF4	TAGAGAGGAGGGCACACACC	976	60.61	60.00
OR4	CTTTCTTGGACCCCTTGGCT		59.89	55.00
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	ENC	G+C2	G+C3s	G+Cc	G+C
A1	56.923	0.465	0.444	0.493	0.492
A2	54.884	0.462	0.448	0.471	0.453
A3	57.806	0.463	0.434	0.49	0.489
A4	56.762	0.461	0.44	0.491	0.49
A5	56.582	0.461	0.442	0.492	0.491
A6	57.177	0.461	0.446	0.493	0.492
A7	56.78	0.465	0.446	0.494	0.493
A8	56.389	0.461	0.436	0.49	0.488
A9	57.177	0.461	0.446	0.493	0.492
A10	57.177	0.461	0.446	0.493	0.492
A11	57.481	0.465	0.446	0.494	0.493
A12	57.177	0.461	0.446	0.493	0.492