Genetic analysis and molecular mapping of the avirulence gene PRE1, a gene for host-species specificity in the blast fungus Magnaporthe grisea

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Abstract

We analyzed host-species specificity of Magnaporthe grisea on rice using 110 F1 progeny derived from a cross between the Oryza isolate CH87 (pathogenic to rice) and the Digitaria isolate 6023 (pathogenic to crabgrass). To elucidate the genetic mechanisms controlling species specificity in M. grisea, we performed a genetic analysis of species-specific avirulence on this rice population. Avirulent and virulent progeny segregated in a 1:1 ratio on the 2 rice cultivars 'Lijiangxintuanheigu' (LTH) and 'Shin2', suggesting that a single locus, designated PRE1, was involved in the specificity. In a combination between 'Kusabue' and 'Tsuyuake', the segregation of the 4 possible phenotypes of F1 progeny was significantly different from the expected 3:1:3:1 and instead fit a ratio of 2:0:1:1. This indicated that 2 loci, PRE1 and AVR2, were involved in specific parasitism on rice. These results suggest that the species specificity of M. grisea on rice is governed by species-dependent genetic mechanisms that are similar to the gene-for-gene interactions controlling cultivar specificity. Pathogenicity tests with various plant species revealed that the Digitaria isolate 6023 was exclusively parasitic on crabgrass. Genetic linkage analysis showed that PRE1 was mapped on chromosome 3 with respect to RAPD and SSR markers. RAPD marker S361 was linked to the avirulence gene at a distance of ∼6.4 cM. Two SSR markers, m677–678 and m77–78, were linked to the PRE1 gene on M. grisea chromosome 3 at distances of 5.9 and 7.1 cM, respectively. Our results will facilitate positional cloning and functional studies of this gene.

Les auteurs ont examiné la spécificité de l'hôte chez le Magnaporthe grisea à l'aide de 110 progénitures F1 issues d'un croisement entre un isolat Oryza CH87 (pathogène chez le riz) et un isolat Digitaria 6023 (pathogène chez la digitaire). Afin d'élucider le contrôle génétique de la spécificité de l'hôte chez le M. grisea, une analyse génétique de l'avirulence sur une population de riz a été réalisée. Une ségrégation 1 avirulent:1 virulent a été obtenue sur deux cultivars de riz, 'Lijiangxintuanheigu' (LTH) et 'Shin2', ce qui suggère qu'un seul locus, nommé PRE1, contrôle la spécificité. Chez une combinaison de 'Kusabae' et 'Tsuyuake', la ségrégation des 4 phénotypes possibles au sein de la F1 était significativement différente de l'attente (3: 1: 3: 1) et était plutôt conforme à un ratio 2: 0: 1: 1. Ceci montre que 2 locus, PRE1 et AVR2, déterminent la spécificité chez le riz. Ces résultats suggèrent que la spécificité de l'hôte chez le M. grisea est gouvernée par des mécanismes génétiques dépendantes de l'espèce-hôte qui sont semblables aux interactions gène-pour-gène contrôlant la spécificité vis-à-vis des cultivars. Des tests de virulence chez diverses espèces végétales ont montré que l'isolat Digitaria 6023 était exclusivement pathogène chez les digitaires. Une analyse de liaison génétique a montré que le locus PRE1 était situé sur le chromosome 3 à proximité de marqueurs RAPD et SSR. Le marquer RAPD S361 est lié au gène d'avirulence, à une distance de ∼6,4 cM. Deux marqueurs SSR, m677–678 et m77–78, sont liés au gène PRE1 sur le chromosome 3 du M. grisea et sont situés à 5,9 et 7,1 cM, respectivement, de celui-ci. Ces résultats faciliteront le clonage positionnel et les études fonctionnelles sur ce gène. [Traduit par la Rédaction]

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