稻瘟病抗病基因定位及克隆研究进展

稻瘟病是水稻生产中最严重的真菌病害,严重影响着水稻的产量。随着DNA分子标记的不断发展及水稻基因组测序的完成,稻瘟病抗病基因的定位克隆取得了突破性的进展,为稻瘟病抗病机理研究以及稻瘟病抗性育种奠定了重要基础。本文综述了稻瘟病抗病基因定位及克隆的研究进展,对稻瘟病抗病基因的研究成果在实践中的应用提出了展望。     

水稻基因克隆技术及其应用

水稻全基因组测序工作的完成是水稻基因和基因组研究史上的一个重要里程碑.基因组测序计划完成之前水稻的基因克隆技术主要是针对单个或少数几个基因进行,而水稻基因组计划完成之后其基因克隆技术则以大规模、高通量为特征.     

高通量测序技术在香蕉抗枯萎病研究中的应用

文章综述了香蕉枯萎病的危害及防治、高通量测序技术的发展及其在香蕉抗病研究中的应用,发现香蕉受枯萎病菌侵染与JA信号途径有关,编码乙烯合成酶ACC氧化酶的基因和乙烯应答转录因子(ERF)在病原菌侵染香蕉后强烈表达.因此,今后可利用高通量测序技术对香蕉基因组进行研究,在香蕉基因组已经测序完成的基础上,通过转录组分析技术挖掘香蕉抗性突变体抗枯萎病的基因资源,获得香蕉抗性突变体抗Foc4的基因和位点;通过比较基因组学与生物信息学相结合,准确定位物种表型变异相关的基因组区域,加速香蕉中未知功能基因的挖掘和利用;克隆并研究控制重要抗性基因,掌握其抗病规律,为生产中防控香蕉枯萎病提供依据和指导,从而加速抗病品种的选育过程,获得抗性持久的新品种.     

利用RT-PCR快速检测水稻条纹叶枯病病毒

根据水稻条纹叶枯病病毒基因组序列的信息,在其RNA聚合酶基因、外壳蛋白基因和RNA沉默抑制子基因以及特异蛋白基因的两侧设计4对引物,对感染病毒的水稻植株总RNA并进行RT—PCR扩增,可以在感病植株中分别扩增出水稻条纹叶枯病病毒基因组特有的4个条带,并通过测序和Genbank blast证实。利用该方法可以对水稻和其它寄主进行条纹叶枯病病毒早期检测。     

利用Mlo蛋白质保守域MJ4-MrcD2区扩增小麦抗白粉病基因

利用Mlo蛋白质保守域设计兼并引物,以24个抗性不同的小麦品种为试验材料,采用抗病基因类似物(RGA)法探索小麦白粉病抗病基因快速有效筛选及利用的新方法.结果表明,所用的小麦抗病材料基因组DNA与兼并引物同源区的序列变化较感病材料大,导致扩增效率较低;兼并引物在抗病及感病材料中扩增结果类似,仅从这一结果无法判断扩增出的RGA与小麦白粉病基因间的关系,需要通过下游转化、克隆、测序来进一步筛选抗病相关RGA.     

稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(PyriculariaoryzaeSacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收。它是由子囊菌Magnaporthegrisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一。水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础。介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展。     

基于33个遗传多样性水稻材料的泛基因组分析揭示“隐藏”的基因组变异

【目的】基因组结构变异(SV)和基因拷贝数变异(g CNV)是动植物中主要的遗传变异来源,全面准确地鉴定和分析SV和g CNV对挖掘优异等位基因、保障水稻粮食安全具有重要意义。【方法】利用长片段测序数据和基因组装方法(HERA),对31个具有遗传多样性的水稻栽培稻进行了高质量基因组组装,结合日本晴和蜀恢498高质量基因组,进行了系统的基因组比较分析。【结果】共鉴定到171 072个非冗余SVs和25 549个g CNVs,其中82.8%的PAV未在先前基于短序列测序数据获得的PAV中鉴定到。利用非洲栽培稻CG14作为外群,对发生在亚洲栽培稻群体的SV(d SV)进行了推断,发现大多数d SV位于基因非编码区,以及泛基因组中50%(32 668)基因上下游2 kbp区域在32个亚洲栽培稻种至少有一个d SV。进一步结合转录组数据分析发现SVs和g CNVs对调控基因表达量对具有重要作用。对SV形成机制分析发现,SV主要由TEI(转座子插入)和NHEJ(非同源末端连接)两种机制形成,但不同类型SV的主要形成机制有所不同。该研究还构建了水稻中首个图形基因组,结合674份材料的二代测序和叶片早衰数据,发现17.5%的SV与其附近SNP的连锁度非常低,GWAS分析发现一个与叶片早衰显著相关的位点只能被SV检测到。相关研究成果以"Pan-genome analysis of 33 genetically diverse rice accessions reveals hidden genomic variations"为题于2021年5月发表在国际期刊Cell。【结论】提供了一个高质量泛基因组水平的基因组变异资源,将促进水稻的功能基因组和进化生物学研究、优异基因资源发掘和水稻育种。     

抗稻瘟病基因在育种上的应用

<正>稻瘟病是影响水稻生产最严重的病害之一,是由真菌病原物Magnaporthe oryzae引起的。控制稻瘟病最经济有效和环保的方法是利用水稻品种的抗性。目前,水稻(Oryza sativa)基因组测序已经完成,加速了稻瘟病抗性基因鉴定和克隆。基于此,利用DNA分子标记加速抗瘟水稻品种选育的进展,并对抗性基因在育种上面临的问题进行探讨。     

水稻产量基因设计育种及其发展前景

基因设计育种旨在控制所有重要农艺性状基因的所有等位性变异。该文阐述了水稻基因组测序及其研究进展、已克隆并应用于水稻产量相关的农艺性状基因,以及水稻产量基因的分子辅助育种,并对水稻产量基因设计育种的前景进行了展望。     

黑龙江水稻品种抗病基因同源序列聚类分析

 利用拟南芥RPS2基因和烟草N基因的NBS-LRR区域设计的S1和AS3两个引物对24个黑龙江粳稻品种基因组DNA进行PCR扩增和聚丙烯酰胺凝胶电泳。分析结果表明:根据差异相似性86%为度可将供试品种划分为3个类群。抗病基因同源序列分析在利用水稻品种控制病害发生和抗病育种方面有指导意义。     

稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(Pyricularia oryzae Sacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收.它是由子囊菌Magnaporthe grisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyricularia grisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一.水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础.介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展.     

水稻中富含亮氨酸的重复序列和核苷酸结合位点(LRR-NBS)基因家族的生物信息学分析

 采用HMM(HiddenMarkovModel) ,对源于日本晴的粳稻 (国际水稻测序计划 ,IRGSP)基因组和 9311的籼稻基因组 (北京华大 ,BGI)的蛋白质数据库进行了搜索 ,分别获得了 32 5和 344个富含亮氨酸的重复序列和核苷酸结合位点 (leucinerichrepeat-nucleotidebindingsite ,LRR -NBS)类的抗病基因的蛋白序列 ,并得到了与这些蛋白相应的cDNA序列。对粳稻蛋白功能结构域的分析表明 ,多个蛋白具有与植物防卫反应相关的结构域 ,还发现多个蛋     

水稻抗白叶枯病基因及其抗病机理的研究进展

水稻白叶枯病是由Xanthomonasoryzaepv．oryzae致病菌引起的全球性水稻病害。到目前为止,已有26个抗病基因被发现,有10个基因已在染色体上被定位,包括显性基因Xa1、Xa4、Xa21andXa26(t)等和隐性基因Xa5、Xa13等。对大部分抗病基因的抗病机制了解还不是很清楚。利用标记辅助选择(MAS)进行抗病育种是防治白叶枯病的有效途径。在此,综述了已发现的抗水稻白叶枯病基因的种类、分子标记、抗病机制和在抗病育种中的应用。     

应用GatewayTM技术构建烟草抗真菌病相关基因的RNAi载体

根据抗病基因(Resistance genes,R基因)的功能保守域,利用生物信息分析方法在绒毛状烟草(Nicotiana tomentosiformis)全基因组上获得6个完整可靠的抗真菌病候选基因.在这6个基因的非保守区设计特异引物,以普通烟草品种红花大金元反转录cDNA为模板克隆抗真菌病相关基因的干扰片段,利用GatewayTM克隆技术构建上述候选基因的RNAi载体,经酶切和测序证明载体构建正确,为进一步鉴定这6个候选基因的具体抗病性,并为将其应用于烟草抗病新品种的选育工作奠定了基础.     

OsiWRKY基因的水稻转化和转基因水稻抗病性分析

为了研究水稻WRKY类基因的功能,对OsiWRKY基因进行了水稻转化.转基因植株的分子检测结果表明,OsiWRKY基因已整合到水稻基因组中并得到超量表达.进一步抗病性测定表明,转基因植株表现出对稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)和白叶枯菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)的广谱抗性.这些结果说明OsiWRKY基因可能作为一种正调控因子参与水稻的抗病反应.     

水稻抗稻瘟病基因Pi35基因内特异SNP共显性分子标记开发及应用研究

Pi35是具有广谱持久抗性的水稻抗稻瘟病基因,在水稻抗病育种中具有重要作用。通过将不同等位基因测序及序列比对鉴定到1个Pi35基因内特异SNP位点并开发了一套鉴定该SNP的分子标记引物研究结果表明,利用该引物对水稻DNA进行PCR扩增,可快速判断待测水稻Pi35的基因型。该方法简便快速、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或者水稻种质资源Pi35基因型鉴定。     

水稻突变体库构建方法的新发展——CRISPR/Cas9系统

水稻是世界上重要的粮食作物之一.随着水稻全基因组测序的完成,迫切需要开展基因组功能的研究,其中突变体的获得是至关重要的环节.构建水稻突变体库是挖掘优异种质资源、分离并鉴定基因功能最直接的办法.概括了几种早期常用的突变体库构建方法,重点介绍了利用CRISPR/Cas9基因编辑技术创制突变体库的研究进展.     

疣粒野生稻保护、遗传特性及利用研究进展

疣粒野生稻(Oryza meyeriana Baill.)是稻属中保存较多原始性状特征的种类,对病害、虫害及非生物胁迫的抗性良好,尤其是高抗白叶枯病,蕴含大量优良基因,既可作为抗病、抗虫、耐旱和耐盐碱基因发掘及水稻育种的优良抗源材料,也可作为稻作高蛋白、高赖氨酸等改良稻米品质育种的优异种质资源;但疣粒野生稻(GG基因组)与栽培稻(AA基因组)亲缘关系较远,其遗传特性研究和发掘利用远落后于普通野生稻等其他野生稻.文章通过综述疣粒野生稻分类和命名、优异性状、遗传特性及其在水稻种质资源创新与利用等方面的研究进展,并探讨疣粒野生稻研究和利用过程中存在的困难,指出当前疣粒野生稻赖以生存的原生境不断遭到破坏,其生存形势已十分严峻,若现存的居群得不到有效保护,将会造成更多的资源流失;此外,疣粒野生稻基因组的复杂程度限制了其功能基因及基因家族的研究,同时增加了同源基因克隆的难度和准确度,致使疣粒野生稻有利基因的发掘和利用进程缓慢,以疣粒野生稻为亲本的育种研究非常有限.因此,今后要从以下3个方面加强疣粒野生稻研究:(1)重视疣粒野生稻的保护,加强保存、保护措施研究;(2)借助现代生物技术,包括第三代高通量测序技术、蛋白组学分析和代谢组学技术等开展疣粒野生稻优异性状调控机理研究,加强抗病、抗虫、耐旱及耐阴等功能基因的发掘.(3)加强疣粒野生稻杂交障碍和杂交后代不育研究,寻求克服杂交障碍及挽救杂交后代的方法,促进疣粒野生稻在水稻育种中的应用.     

转苋色藜NDR1基因水稻的获得及对白叶枯病抗性的初步研究

NDR1(non-race-specific disease resistance)基因能介导植物广谱抗病,在植物的防御反应中发挥重要作用。以特色抗病植物苋色藜为材料,克隆并鉴定了NDR1的同源基因Ca NDR1a和Ca NDR1b。在此基础上,利用该基因分别构建植物表达载体,农杆菌介导转化法获得转基因水稻,经PCR和Southern杂交证明外源基因已整合到水稻基因组中。选取部分株系进行水稻白叶枯病抗性鉴定,记录接种后3 d、5 d、10 d的叶片病斑长度,结果表明:转Ca NDR1a、Ca NDR1b基因水稻对白叶枯病具有一定的抗性,可延迟发病。外源基因在转基因水稻植株中均有较高水平表达,但抗病性较好株系Ca NDR1基因的表达量并非最高。农艺性状调查结果显示多数转基因植株株高较对照组矮,但结实率、千粒重等农艺性状与对照组相比并无显著差异。     

桃基因组中R类抗病基因同源序列的克隆与序列分析

许多抗病基因均具有核苷酸结合位点(NBS)和富含亮氨酸重复区(LRR)。根据已知的NBS-LRR型抗病基因蛋白质的保守序列,设计简并引物,用以扩增桃基因组中的抗病基因同源序列。获得一条大小约500 bp的扩增片段,克隆测序后得到4个NBS-LRR类抗病基因同源片段(PNBS1、PNBS2、PNBS3、PNBS4)。推导的氨基酸均具有P-loop(激酶1a)保守区和中间的激酶2a、激酶3a保守区,除PNBS4外,均具有3端疏水结构域。它们与已克隆的N、L6、PRS2 等抗病基因在核苷酸水平上的同源性为21 1%~58 8%;在氨基酸水平上的同源性为18 8%~41 4%。这些抗病基因同源片段(RGA)可做为分子标记筛选桃的抗病候选基因。