广东省主栽水稻品种稻瘟病主效抗性基因的鉴定及分析

 利用稻瘟病抗性基因进行抗病新品种的培育是控制稻瘟病害最经济、有效的措施。为了明确当前广东省水稻稻瘟病抗性基因的分布特点,本研究利用Pi1、Pi2、Pi9、Pib、Pita等5个已克隆主效抗稻瘟病基因的分子标记,结合叶瘟和穗颈瘟自然抗性鉴定,对70份广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成进行了分析。结果显示,含有Pi2抗性基因的水稻品种有10份(占14.3%),抗性贡献率显著;Pib和Pita的检出率较高,分别为42份(60%)和37份(52.9%),但对广东省稻瘟病菌的抗性较弱;未检测到上述已知主效抗稻瘟病基因的有13份(18.6%),表现为感稻瘟病;全部供试材料均未检测到含有Pi1和Pi9抗性基因。本研究揭示了广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成及其对稻瘟病抗性的贡献,为华南稻区抗病新品种的培育提供重要参考。     

广东省主栽水稻品种稻瘟病主效抗性基因的鉴定及分析

 利用稻瘟病抗性基因进行抗病新品种的培育是控制稻瘟病害最经济、有效的措施。为了明确当前广东省水稻稻瘟病抗性基因的分布特点,本研究利用Pi1、Pi2、Pi9、Pib、Pita等5个已克隆主效抗稻瘟病基因的分子标记,结合叶瘟和穗颈瘟自然抗性鉴定,对70份广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成进行了分析。结果显示,含有Pi2抗性基因的水稻品种有10份(占14.3%),抗性贡献率显著;Pib和Pita的检出率较高,分别为42份(60%)和37份(52.9%),但对广东省稻瘟病菌的抗性较弱;未检测到上述已知主效抗稻瘟病基因的有13份(18.6%),表现为感稻瘟病;全部供试材料均未检测到含有Pi1和Pi9抗性基因。本研究揭示了广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成及其对稻瘟病抗性的贡献,为华南稻区抗病新品种的培育提供重要参考。     

水稻主要抗瘟基因对福建稻瘟菌群体的抗性分析

用1995～2003年间在福建省水稻产区采集的稻瘟菌代表菌系的108个分离菌,它们在CO39近等基因系上测定被划分为30个毒性类型,用它们在30个水稻抗稻瘟病近等基因系或单基因系品种上进行抗病性测定.结果表明水稻抗稻瘟病基因Pi-kh抗性最强,抗性频率高达98.15%,Pi-1和Pi-9(t)也具有较高的抗性频率,是较好的抗源;对2个和3个Pi基因的联合抗性频率的分析,发现一些联合抗性频率极高,甚至有达到100%的组合,表明抗瘟育种采用多个Pi基因聚合,易于获得抗性强的品种.根据抗病基因与供试菌株互作的亲和性,对供试30个Pi基因可能的系统关系分析得到的初步信息可为抗病基因的聚合与布局策略提供参考.     

水稻和稻瘟病菌互作中的信号传导及防御反应基因诱导表达的研究

 水稻和稻瘟病菌互作是研究植物与病原菌互作的模式体系。本文利用3个水稻抗稻瘟病近等基因品系(CO39、C101LAC和C101A51)和2个特异性菌株(M209和M210)构成不同亲和程度的互作关系,研究了稻瘟病菌对3个水稻信号传导途径关键酶合成基因、5个防御反应病程相关蛋白基因和1个防御反应转录因子调控基因诱导表达的作用。结果表明:稻瘟病菌诱导了各种互作关系中水稻OsLOX、OsAOS和OsPAL酶合成基因的表达,水稻启动了茉莉酸和水杨酸防御反应信号传导途径。在不亲和的互作反应中,稻瘟病菌能不同程度地诱导水稻OsPR1a、OsPR2、OsPR3-1、OsPR3-2和OsPR4基因的表达,从而有效激活了防御反应系统,使水稻植株表现为抗病;而在亲和的互作反应中,多数OsPR基因的表达水平低、时间短或没有表达,水稻植株表现为感病。OsMyb基因在各种互作关系中有不同的诱导表达。说明这些防御相关基因的诱导表达可能与水稻抗稻瘟病性相关。     

水稻恢复系华占抗稻瘟病遗传分析及基因鉴定

 华占是近年来我国新选育的恢复系,广泛应用于杂交稻育种中,其配组的杂交稻组合对稻瘟病均表现出良好的抗性。本研究利用来源于华南稻区的62个稻瘟病菌株对恢复系华占、明恢63和广恢998进行抗病性鉴定,结果表明:华占对接种菌株的抗谱达到95.2%,对稻瘟病表现出广谱抗性。为进一步了解该恢复系所含的抗稻瘟病基因,以高感稻瘟病品种丽江新团黑谷为母本,以华占为父本,构建了丽江新团黑谷(LTH)/华占的F₂抗病遗传分析群体。利用对华南水稻品种具有致病谱较广的稻瘟病代表菌株GD00-193a对随机选择的1 000个来源于LTH/华占的F₂个体及其F₁个体进行抗病遗传分析,结果发现F₁个体表型全为抗病,1 000个F₂个体的抗/感比率符合3∶1的显性单基因分离比,说明华占至少含有一个显性抗稻瘟病基因。利用均匀分布于水稻12条染色体的250对SSR引物,通过分离群体分析结合隐性群体分析法将华占的一个抗稻瘟病基因定位于水稻第6染色体的Pi2/Pi9/Pi50区域。通过Pi2等位基因的测序分析,结果表明华占含有Pi2抗病基因。本试验结果为华占在杂交稻上的应用及其配组组合的品种布局提供重要依据。     

二十二个抗稻瘟病基因在云南的利用价值评价

为了明确22个抗稻瘟菌基因在云南省的抗性水平及其利用价值,将采集、分离自云南省3个稻区的282个稻瘟病菌单孢菌株,接种于以丽江新团黑谷为轮回亲本培育而成的含有22个垂直抗性基因的水稻单基因系上.根据各稻区采集的菌株在水稻单基因系上的侵染率,分析出各垂直抗性基因在云南省各稻区的利用价值.持有Pi9、Piz5、Pi1、Pita2、Piz、Pikh、Pizt 7个垂直抗性基因的单基因系的侵染率分别为1.22%、2.40%、3.21%、4.82%、5.95%、7.23%、9.04%,可在籼稻区种植或作抗源使用;持有Pi9、Piz5、Pi1、Pita2、Piz、Pikh、Pizt、Pi12、Pita、Pib 10个垂直抗性基因的单基因系的侵染率分别为0.93%、 16.67%、10.19%、 5.09%、15.74%、15.74%、12.04%、9.26%、19.29%、11.11%,可在粳稻区种植或作抗源使用;持有Pi9、Piz5、Pi1、Pita2 4个垂直抗性基因的单基因系的侵染率分别为8.60%、13.83%、10.93%、18.04%,可在籼粳交错区种植或作抗源使用.同时用联合致病性系数和联合抗病性系数分析了病菌和单基因系的群体互作以及抗瘟组合的利用价值,结果表明:品种两两搭配后的RAC值大于0.80的组合有Pi9与Pita2、Pizt、Pi1、Piz,说明以上4种组合的抗病性最强,应用价值最大.     

吉林省主栽水稻品种抗瘟性评价及抗瘟基因型鉴定

 为明确吉林省主栽水稻品种的抗瘟性和抗瘟基因型,选用了一套已明确其无毒基因组成的稻瘟病菌标准菌株对吉林省68个主栽水稻品种进行喷雾和离体划伤接种试验。结果表明,68个品种的抗瘟能力存在较大差异,中抗以上抗病品种达到44个,占供试品种的64.7％;抗瘟基因推导结果结合特异性分子标记检测表明,Pita、Pia、Pish、Pita2、Pib和Pi9等6个基因为吉林省主栽水稻品种中主要的抗瘟基因,并且品种中含有的抗瘟基因数量与抗瘟能力呈正相关;根据结果推测,测试的所有品种中可能不含有Pi2、Pikh、Pikm、Pi11和Pi12基因。本研究揭示了吉林省近年主栽水稻品种的抗瘟能力和抗瘟基因组成,明确了吉林稻区主效抗瘟基因和基因聚合对稻瘟病的抗性贡献,为进一步培育广谱持久抗瘟品种和合理布局抗病品种提供了重要参考。     

已知抗瘟基因在黑龙江省寒地稻区的评价与利用

 利用12个日本鉴别品种、7个中国鉴别品种、24个抗稻瘟病单基因系及6个当地主栽品种,对2006年采自该省主要积温区不同水稻品种的178个稻瘟病菌株进行了致病性测定。结果表明：2006年黑龙江省稻瘟病菌生理小种划分为104个日本小种,077.7号生理小种比例最高为4.49%,017.1号、017.5号、037.5号生理小种出现频率为3.93%。就抗性基因而言,抗瘟基因Pi9(t)在全省抗谱为97.75%,是较好的抗源可以在全省内广泛利用;Piz-5、Pi12(t)抗瘟基因抗谱分别为78.09%和78.65%,根据品种种植区域可以有选择地利用。就品种而言,抗瘟基因Pi9(t)、Piz-5是空育131;Pi5(t)、Pita-2是垦稻10号;Pi9（t）、Pita是上育397;Piz-5、Pi12(t)是垦稻12号等品种抗瘟改良的有利基因;在研究中同时加强对稻瘟病菌种群的监测和新抗源的发掘,有针对性地向主栽品种导入新的抗性基因。     

云南省稻瘟病菌群体的致病性分析及交配型分布

为明确云南省不同稻区稻瘟病菌Magnaporthe oryzae的毒性频率及交配型分布,利用2007—2013年分离自云南省不同稻区的112株稻瘟病菌单孢菌株,对23个持有不同抗性基因的单基因系和持有Pi57(t)的水稻渗入系IL-E1454进行致病性测定。结果表明,稻瘟病菌对不同抗病基因的毒性频率存在很大差异,分离自粳稻区的稻瘟病菌菌株对持有Piz-t、Pi5、Pi9、Pi20和Pi57(t)这5个水稻品系的毒性频率分别为14.29%、5.36%、5.51%、5.36%和0;分离自籼稻区的稻瘟病菌菌株对持有Pik-h、Piz、Pita、Piz-5、Pita-2、Pi5、Pi7和Pi9这8个水稻品系的毒性频率分别为18.25%、9.13%、9.64%、7.50%、15.72%、0、13.05%和0;分离自陆稻区的稻瘟病菌菌株菌株对持有Pik-h、Pib、Pish、Pi1、Pi5、Pi9、Pi11和Pi57(t)这8个水稻品系的毒性频率分别为6.67%、3.33%、13.79%、13.33%、7.69%、6.67%、0和3.23%;交配型测定结果显示,陆稻区菌株可交配率为100.00%,...     

稻瘟病菌在水稻CO39近等基因系上的生命表和繁殖表

 本文选用以CO39为背景的水稻近等基因系与广东省稻瘟病菌3个优势生理小种(ZC₁₃、ZB₁和ZB₅)构成12个亲和性和非亲和性互作组合,组建各组合稻瘟病菌的生命表和繁殖表,分析在亲和性互作中稻瘟病菌的生存和繁殖状况对寄主发病的影响,并探讨在非亲和性互作中抗性基因在抵御病菌侵染过程中的作用。结果表明,在亲和性和非亲和性互作中,稻瘟病菌生长繁殖各阶段均参与了感抗反应并发挥了一定的作用:在CO39近等基因系上,同一小种的孢子萌发率或菌丝形成率无明显差别,而小种间则表现一定差异;病菌的定殖和繁殖是亲和与非亲和互作的关键阶段,定殖率、病斑形成率低,则寄主表现抗病,反之则表现感病。在繁殖表众多表示种群增长的参数中,世代平均产孢量F'、净增殖率R₀、最大相对增长率r_max和种群趋势指数Ⅰ等4个指标适合于反映稻瘟病菌繁殖状况与感抗病反应的关系。     

利用绿色荧光蛋白GFP研究稻瘟病菌与水稻的互作

稻瘟病菌Magnaporthe oryzae严重威胁水稻的产量与质量,明确稻瘟病菌与水稻互作过程及机理,对防治稻瘟病具有重要意义。本研究利用稻瘟病菌常用致病菌株GUY11和ZB25,构建了绿色荧光蛋白GFP的过量表达菌株,并通过荧光显微观察菌株侵染寄主水稻过程中侵染结构的形成与发育,包括孢子萌发、附着胞形成、侵染钉形成、侵染菌丝增殖、坏死斑形成及产孢。另外,通过比较过量表达菌株对稻瘟病高抗水稻和易感水稻的侵染过程,发现侵染过程的差异主要集中于侵染钉的穿透和侵染菌丝的定殖。本研究为分析稻瘟病菌对寄主水稻的定殖规律提供了一种有效工具。     

非亲和性稻瘟病菌对水稻的诱导抗性

为研究稻瘟病菌Magnaporthe oryzae不同菌株间的相互作用,选择与单抗性基因系水稻IRBL5-M （携带抗性基因Pi5）表现为亲和性的菌株HN52与非亲和性的菌株HN119为研究对象,将其单独或混合接种到单抗性基因系水稻IRBL5-M中,并通过荧光显微镜观察接种后水稻叶鞘的发病情况及病斑面积,测定接种后水稻内相关抗性基因OsWRKY45、OsNPR1、OsPR10、OsMAPK2的表达量以及活性氧的变化。结果显示,相较于单独接种亲和性菌株,混合接种后单抗性基因系水稻IRBL5-M病斑发病面积减少;混合接种中亲和性菌株HN52菌丝侵染能力降低,侵染菌丝细胞间扩展率显著降低73.13%;同时单抗性基因系水稻IRBL5-M中OsWRKY45、OsNPR1、OsPR10和OsMAPK2抗性基因表达量显著增加,水稻叶片中活性氧含量增加,表明在菌株混合侵染过程中,非亲和性菌株可通过激发水稻的抗性反应来降低亲和性菌株对水稻的侵染程度。     

乙烯信号传导途径因子OsEIL 6调控水稻抗稻瘟病反应

稻瘟病(rice blast)是水稻生产上最严重的病害之一。抗病相关基因的挖掘对稻瘟病的防治具有重要意义。研究表明植物EIN3/EIL家族基因在抗病过程中发挥着重要作用。本研究采用RNAi技术探究OsEIL6参与的水稻抗稻瘟病反应。稻瘟菌侵染时基因表达谱检测结果表明,OsEIL6在水稻和稻瘟菌非亲和组合中受到诱导表达。稻瘟菌接种结果显示,水稻OsEIL6沉默株系和野生型植株‘TG394’相比抗性下降;实时荧光定量RT-PCR结果分析表明,OsEIL6的表达量下降导致乙烯合成途径中OsACO1和乙烯信号传导途径的OsERF063和OsERF073的转录水平下降。亚细胞定位研究发现该基因定位于水稻细胞质。OsEIL6沉默株系中ROS合成途径标记基因OsrbohA和OsrbohB的表达量均明显下调,表明该基因可能通过影响ROS的合成调控水稻抗稻瘟病反应。本研究结果将有助于进一步揭示OsEIL6参与的乙烯信号传导途径介导的水稻抗稻瘟病反应机制。     

在水稻悬浮细胞系中非亲和白叶枯病菌繁殖受到抑制的现象及其机理的研究

 研究了水稻白叶枯病菌在水稻悬浮细胞系中的繁殖动力学特征以及悬浮细胞胞外液中各类物质对白叶枯病菌繁殖的影响。结果表明,水稻-白叶枯病菌非亲和互作与亲和互作相比病原菌繁殖的数量明显减少。胞外液中粗提蛋白对白叶枯病菌繁殖不具有抑制作用。非亲和互作胞外液中二元酚含量显著增高,并且水稻细胞防卫反应基因的转录和翻译活性明显增强。表明非亲和互作中白叶枯病菌繁殖受到抑制与水稻细胞防卫反应的启动相关。     

Genetic variation of avirulence genes (AVR-Pi9, AVR-Pik,AVR-Pita1) and genetic diversity of rice blast fungus,Pyricularia oryzae,in Thailand

Genetic variation of the rice blast (Pyricularia oryzae) population in Thailand was investigated based on the nucleotide sequence of three avirulence genes, AVR-Pi9, AVR-Pik, and AVR-Pita1. Sixty rice blast isolates were collected from rice-growing areas around Thailand. Gene-specific primers were used to amplify these AVR genes and AVR-Pi9, AVR-Pik, and AVR-Pita1 were detected in 60, 57, and 23 isolates, respectively. Based on the AVR-Pi9 sequences, we identified one rice blast isolate containing an amino acid change from glutamic acid to aspartic acid. Moreover, two rice blast isolates had identical sequences to the rice blast strain originating in Japan, indicating a potential movement of this isolate from Japan to Thailand. Three AVR-Pik alleles were found, including AVR-PikA (3.51%), AVR-PikD (71.93%), and isolates with two copies of AVR-PikD and AVR-PikF (24.56%). AVR-PikA and AVR-PikF are virulent to Thai rice variety Jao Hom Nin. Six haplotypes of AVR-Pita1 were identified with one deletion and 12 amino acid substitutions. This study revealed that different AVR genes in Thai rice blast populations have different levels of genetic variation: AVR-Pi9 and AVR-Pik genes have a relatively low genetic diversity, while the AVR-Pita1 gene has high genetic diversity. We found AVR-Pi9 was not under selection pressure, while AVR-Pita1 was under purifying selection pressure. In addition, geographic location has influenced the distribution of genetic variation of AVR-Pita1. The information obtained from this study is valuable for the future development of breeding strategies for rice blast resistance in Thailand.     

转基因水稻对病原菌侵染的反应和防卫基因的表达分析

 为了阐明OsBTF3基因在水稻对白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)和细菌性条斑病菌(X. oryzae pv. oryzicola, Xoc)侵染抗/感反应中的功能,本研究以OsBTF3过量表达和RNAi转基因株系为材料,比较分析了T1代株系对病菌侵染的抗感病反应,定量测定了防卫基因的表达动态。结果表明,与野生型对照株相比,无论过量表达株系,还是RNAi株系对Xoo和Xoc侵染均表现为更加感病的反应; 经Xoo接种后,过量表达和RNAi株系OE37和RNAi株系RI30防卫基因的表达发生了不同程度的变化。因此,OsBTF3增量/减量表达对水稻抗/感病性具有重要的调控作用,这种作用可能并不依赖于水杨酸(SA)和茉莉酸(JA)介导的信号途径。