利用分子标记技术聚合2个白叶枯病基因改良华占的白叶枯病抗性

以镇084和IRBB5为白叶枯病抗性基因的供体亲本,华占为受体亲本,通过杂交、二次回交,再进行一次复交,在分离世代利用分子标记辅助选择技术、白叶枯病菌接种鉴定和农艺性状筛选等措施,育成携带xa5、Xa7和xa5+Xa7基因的改良株系各1个,并对改良株系进行了抗白叶枯病鉴定。结果表明,分别携带xa5、Xa7基因的改良株系B1和B2对菌株PXO99均表现为高感,对其他4个菌株都表现为高抗或抗;携带xa5+Xa7基因的株系B3对PXO99表现为中感,对其他4个菌株都表现为高抗,抗性水平明显好于仅携带单基因的B1和B2。     

水稻品种五丰占2号的白叶枯病抗性遗传分析

研究了五丰占2号的白叶枯病抗性遗传及在回交世代中的抗性表现。结果表明,用白叶枯病菌株浙173（Ⅳ型）接种,五丰占2号表现中抗,IRBB5表现抗;五丰占2号的白叶枯病抗性受微效多基因控制,基因效应分析表明,该性状符合加性-显性模型,以加性效应为主;隐性主效基因xa5控制的IRBB5对白叶枯病菌株浙173的遗传符合隐性主基因的分离比。对白叶枯病菌株浙173的抗性反应与xa5基因的PCR检测结果一致。在五丰占2号2/IRBB5 B1F1群体中,基因型Xa5Xa5与Xa5xa5的分离比为1∶1;在五丰占2号2/蜀恢162 B1F1群体中,白叶枯病抗性达到五丰占2号水平的植株数占群体总数的68.3%。如果要将IRBB5中的xa5基因与五丰占2号的微效基因聚合,用五丰占2号回交1次是必要的。     

疣粒野生稻抗白叶枯病新基因的初步鉴定

以10个菲律宾白叶枯病菌小种和1个中国白叶枯病菌小种为供试菌系,以高感白叶枯病水稻品种IR24及携有不同抗白叶枯病基因的近等基因系IRBB1等16个材料作为参照,对粳稻品种8411/疣粒野生稻体细胞杂交获得的两个抗白叶枯病新种质SH5和SH76进行了白叶枯病抗谱鉴定。结果表明SH5和SH76在苗期的抗谱较广,并且与已知抗病基因的抗谱不同,但与IRBB5(xa5)和IRBB7(Xa7)相似。分别用xa5和Xa7的分子标记2F_1R和M5进行检测,确定SH5和SH76中不含有xa5和Xa7基因。初步推测SH5、SH76可能含有一个新的抗病基因或者一个连锁的基因簇群。     

水稻白叶枯病抗性基因鉴定进展及其利用

 1982~1987年，日本热带农业研究中心（TARC）和国际水稻研究所（IRRI）合作采取统一研究方案，创建了国际水稻白叶枯病抗性鉴别系统。统一了命名，删去了重复（包括与Xa3相同的Xa4b、Xa6和xa9）。截至2005年6月，经国际注册确认和期刊报道的水稻白叶枯病抗性基因共30个，其中 Xa22(t)、Xa26(t)、xa26(t)、Xa27(t)、xa28(t)、Xa29(t)和3个Xa25(t)为暂定名基因，有待订正。在30个基因中，21个为显性基因（Xa），9个为隐性基因（xa）；13个表现全生育期抗性，15个为成株期抗性，Xa21和Xa25(t) (O. minuta)两个基因在分蘖后期表达抗性。已被定位的抗性基因有17个，即第11染色体上有7个，Xa3、Xa4、Xa10、Xa21、Xa22(t)、Xa23和Xa26；第4染色体上有4个，Xa1、Xa2、Xa12和Xa14;第5染色体上有2个，xa5和xa13；第6染色体上有Xa7和Xa27；第12染色上有Xa25(t)；第1染色体上有Xa29（t）。包括Xa1、xa5、Xa21、Xa26五个基因已被克隆。并讨论了合理利用抗性基因等问题。     

103个杂交稻亲本白叶枯病和稻瘟病抗性基因型检测

白叶枯病和稻瘟病是我国水稻生产的主要病害,选育抗病品种是一种经济有效的防治手段。明确抗性基因在水稻品种资源中的分布,将有助于应用分子标记辅助选择培育抗性品种。本研究针对13个重要抗病基因,包括8个白叶枯病抗性基因(Xa1、Xa4、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23和Xa26)和5个稻瘟病抗性基因(Pib、Pi2、Pi9、Pi25和Pita),应用这些基因的基因标记或连锁标记共29个,检测103份杂交稻亲本,初步确定了其等位基因分布和利用情况,为水稻基础材料的筛选及应用提供参考。     

水稻抗白叶枯病基因xa5的原核表达及蛋白纯化

水稻是重要的粮食作物,其产量高低与病虫害等因素密切相关,由黄单胞杆菌引起的水稻白叶枯病是导致水稻产量减少的主要病害之一。控制白叶枯病最安全、经济有效的方法是培育抗病品种,隐性抗病基因xa5是重要的水稻白叶枯病抗性基因。通过构建显性及隐性xa5基因的原核表达载体(PGEX-4T-1-Xa5和PGEX-4T-1-xa5),转化大肠杆菌BL21,经0.2 mmol/L IPTG 28℃ 诱导4 h,表达显性Xa5和隐性xa5蛋白;结合western-blotting分析,结果表明表达的蛋白是带有GST标签的融合蛋白,最后利用谷胱甘肽亲和层析柱将蛋白纯化,为后期研究xa5基因的功能提供基础。     

分子标记辅助选择改良水稻光温敏核不育系华201S的白叶枯病抗性

 以华201S为受体亲本,以含Xa21和Xa7基因的抗白叶枯病材料华恢20为供体亲本,进行1次杂交、3次回交和3次以上自交,每个世代用基因内标记PTA248对Xa21进行分子检测,用连锁标记STSP3（与Xa7的遗传距离为0.9 cM）对Xa7进行检测。新选育的4个株系YR7009(Xa21)、YR7014(Xa21)、YR7016(Xa7)和YR7023(Xa7/Xa21)在生育期、主要农艺性状、育性转换特性方面都与华201S基本相似。YR7009(Xa21)和YR7014(Xa21)对PXO61、PXO99、ZHE173和GD1358等4个菌株具有良好的抗性,而对FuJ和YN24不具有抗性。YR7016(Xa7)和YR7023(Xa7/Xa21)对6个菌株都表现良好的抗性,尤其是聚合双基因的YR7023(Xa7/Xa21)对6个菌株都表现高抗。表明已经将广谱白叶枯病抗性基因Xa21和Xa7渗入到华201S中,成功地改良了华201S的白叶枯病抗性。     

利用白叶枯病抗性基因Xa23改良水稻恢复系抗性

以含有白叶枯病抗性基因Xa23的恢复系R659为抗性供体,福建省农业科学院水稻研究所育成的大穗型恢复系福恢2328为受体,进行白叶枯病抗性基因的导入,以期培育抗白叶枯病恢复系新种质,采用分子标记辅助选择技术,育成了2份含有Xa23基因的纯合改良株系EMR402、EMR403,经人工接菌鉴定,结果表明均对白叶枯病表现为抗。     

多年生稻白叶枯病抗性评价

利用长雄野生稻地下茎无性繁殖特性培育多年生稻已经成功,并在生产上进行了示范推广。为明确多年生稻品种（系）对白叶枯病的抗性表现,通过田间病情调查、抗性水平鉴定和水稻白叶枯病抗性基因检测3种方法,对多年生稻品种（系）多年生稻23（简称PR23,下同）、云大24（PR24）、云大25（PR25）、云大101（PR101）、云大107（PR107）及其父本长雄野生稻、母本RD23和F₁（RD23/长雄野生稻）的白叶枯病抗性进行评价。结果表明,长雄野生稻高抗白叶枯病;尽管PR23、PR24、PR25、PR107携带白叶枯病抗性基因Xa1、Xa4、Xa23、xa25的等位基因,但在田间自然发病条件下均易感白叶枯病,说明这几个抗性基因对这4个多年生稻品种（系）不起抗病作用;而PR101在田间自然发病条件下表现为抗白叶枯病,并含有白叶枯病抗性等位基因xa25、Xa27,说明这2个基因可能是PR101抗白叶枯病的基因。本研究结果为明确多年生稻对白叶枯病菌的抗病反应,以及抗白叶枯病育种和多年生稻生产布局提供了一定依据。     

不同遗传背景籼稻白叶枯病抗性基因Xa21、Xa23品系的抗性评价

以含有水稻白叶枯病抗性基因Xa21和Xa23的材料为供体,以课题组选育不含Xa21或Xa23基因的材料为受体,通过杂交、复交等方法,并采用分子标记辅助选择（molecular marker-assisted selection,MAS）世代选择,将含有Xa21和Xa23基因的材料、含与不含Xa21或Xa23基因的姊妹系接种7种广泛使用的白叶枯病菌种生理小种,分析了这些材料白叶枯病的抗性。研究表明含有抗性基因Xa21的水稻材料抗性累计（HR、R、MR）所占比例依次为菌株HNA1-4、PXO86（84.62%）>YN24（82.14%）>GD1358（73.08）>PXO99（67.86%）>GDA2（63.33%）>FuJ（6.67%）,表明含Xa21基因材料对菌株FuJ所诱发的白叶枯病基本无抗病能力,但对于其他菌株,仍有36.67%~15.38%的材料易感病;含Xa23基因的材料在所有诱发菌株中抗性累计（HR、R、MR）均在76%以上,仍有23.02%~15.52%的材料对7种诱发菌株没有抗性。通过对菌斑长度变异系数大小的分析,表明含有Xa21或Xa23基因的材料对不同菌株抗病能力或对同一菌株的抗病能力不同材料有较大的变化。通过对诱发白叶枯病菌株间菌斑长度的相关性分析,表明含有Xa21的材料菌株GDA2或HNA1-4与对应的其他6菌株之间达到了显著或极显著正相关,含有Xa23基因的材料菌株YN24、GD1358、PXO86与对应的其他6种菌株间呈极显著正相关,含此2类基因材料抗性鉴定选取对应菌系可以提高选育效率。通过对姊妹系的分析表明,Xa21或Xa23基因的白叶枯病抗性与选育材料的背景有关。相关性分析表明,Xa21基因的材料抗性与亲本材料呈极显著正相关（R=0.5725^**）,Xa23基因材料抗性与亲本材料呈显著正相关（R=0.2212^*）。     

Application of Functional Markers to Identify Genes for Bacterial Blight Resistance in Oryza rufipogon

Field resistances of nine accessions of common wild rice (Oryza rufipogon Griff.) and one rice variety (IR24) were evaluated by using nine strains of bacterial blight pathogen (Xanthomonas oryzae pv. oryzae) from the Philippines. IR24 was highly susceptible to all the strains, and six common wild rice accessions resisted all the nine strains, with a resistance frequency of 67%. The accessions Yulin and Wanning were only susceptible to PXO280 and PXO71, respectively. The accession Gaozhou was susceptible to the three strains PXO79, PXO99 and PXO339, whereas resistant to the other six strains. It could be concluded that there is at least one resistance gene in each common wild rice accession. The functional markers of the genes xa5, xa13, Xa21 and Xa27 were used to detect the presence of these resistance genes in the nine tested wild rice accessions, and it was found that four wild rice accessions contained heterozygous xa13. Among the nine common wild rice accessions, five were homozygous for Xa27 and three homozygous for xa27, and the accession Laibin contained neither xa27 nor Xa27. In addition, there were no xa5 and Xa21 in all of these accessions.     

A Single-Tube,Functional Marker-Based Multiplex PCR Assay for Simultaneous Detection of Major Bacterial Blight Resistance Genes Xa21,xa13 and xa5 in Rice

In marker-assisted breeding for bacterial blight(BB) resistance in rice, three major resistance genes, viz., Xa21, xa13 and xa5, are routinely deployed either singly or in combinations. As efficient and functional markers are yet to be developed for xa13 and xa5, we have developed simple PCR-based functional markers for both the genes. For xa13, we designed a functional PCR-based marker, xa13-prom targeting the In Del polymorphism in the promoter of candidate gene Os8N3 located on chromosome 8 of rice. With respect to xa5, a multiplex-PCR based functional marker system, named xa5 FM, consisting of two sets of primer pairs targeting the 2-bp functional nucleotide polymorphism in the exon II of the gene TFIIA5(candidate for xa5), has been developed. Both xa13-prom and xa5 FM can differentiate the resistant and susceptible alleles for xa13 and xa5, respectively, in a co-dominant fashion. Using these two functional markers along with the already reported functional PCR-based marker for Xa21(p TA248), we designed a single-tube multiplex PCR based assay for simultaneous detection of all the three major resistance genes and demonstrated the utility of the multiplex marker system in a segregating population.     

OsDUF500基因沉默提高水稻对白叶枯病的抗性

 以编码HarpinXoo 的hrf1转基因水稻NJH12的cDNA为模板,克隆到了DUF500的保守功能区。序列分析表明,OsDUF500是DUF500家族成员,功能未知。构建OsDUF500的沉默载体,用土壤根癌农杆菌介导的方法转化粳稻 R109,用Hpt抗生素做抗性筛选,获得9个再生株系。经分子鉴定,8个为沉默株系（ABD 2~9）。与野生型相比, ABD株系株高变矮,叶片变短,出现白色空秕谷。白叶枯病抗性鉴定结果表明,OsDUF500沉默株系对水稻白叶枯病的抗性存在差异,病斑长度比野生型明显缩短,病斑面积均在30%以下,株系ABD 3和ABD 5病斑面积分别为12.3%和15.7%,显示出较好的抗性。推测在稻瘟病抗性中上调表达基因OsDUF500对水稻白叶枯病抗性起负调控作用。     

白叶枯病菌效应子XopN在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用

【目的】黄单胞菌细胞外泌蛋白质(Xanthomonas outer proteins, Xops)是植物病原黄单胞菌高度保守的毒性效应子或毒性辅助组分,通过细菌Ⅲ型分泌系统分泌到细菌细胞外部,然后转入植物细胞而发挥病理作用。水稻黄单胞菌水稻致病变种即水稻白叶枯病菌的标准菌株PXO99^A分泌的XopN是一种毒性效应子,通过影响寄主免疫反应而使水稻发病。但是,XopN对病菌毒性的影响是否因水稻品种的不同而异,还有待研究。【方法】利用同源双交换技术,先敲除了PXO99^A的XopN基因,获得了∆XopN突变体,又经过遗传互补,得到了回补菌株∆XopN/XopN。通过营养肉汤液体培养,测定了XopN对病菌繁殖能力的影响;根据文献选用14个水稻品种,通过接种实验,测定了PXO99^A对这些品种的毒性与XopN敲除或回补的影响;在XopN发挥毒性作用的水稻品种上,测定了隐性抗病基因OsSWEET11/xa13与显性感病基因OsSWEET11/Xa13受病菌侵染而表达的情况,分析了XopN敲除或回补的影响。【结果】在营养肉汤液体培养过程中,病菌突变体菌株∆XopN的繁殖速度明显低于野生型PXO99^A。PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN接种水稻后,根据其在水稻叶片组织内的繁殖量及随后产生的白叶枯病症状的严重程度,将供试的14个水稻品种分为两种情况。一是感病程度与病菌XopN是否敲除或回补无关,这有10个水稻品种（IRBB1、IRBB3、IRBB8、IRBB10、IRBB14、IR24、IRBB203、IRBB204、IRBB205和IRBB211）,PXO99^A、∆XopN和∆XopN/XopN对它们的毒性无明显差别。二是XopN对病菌毒性发挥作用的水稻品种,包括高度感病的3个品种（IRBB208、Asominori和日本晴）和低感品种IRBB13。与PXO99^A或∆XopN/XopN相比,∆XopN对这4个水稻品种的毒性大为降低。在IRBB13上,病菌侵染对隐性抗病基因OsSWEET11/xa13在叶片内的表达发生抑制作用,这一效应与XopN的毒性功能相关。相反,日本晴显性感病基因OsSWEET11/Xa13却受病菌侵染的诱导,在叶片内的表达水平大幅度提高。IRBB208和Asominori携带OsSWEET11/Xa13同源基因,该同源基因在叶片内的表达水平也因病菌侵染而大幅提高。在这4个水稻品种上,PXO99^A和∆XopN/XopN能够诱导OsSWEET11/Xa13或其同源基因表达,但∆XopN无此作用。另外,XopN对病菌在非寄主植物烟草上诱发过敏反应有量变贡献,相比PXO99^A或∆XopN/XopN,∆XopN引起过敏反应的程度有所降低。【结论】XopN是一个有限广谱性效应子,在拥有OsSWEET11同源基因的水稻品种上发挥毒性作用。XopN也是病菌繁殖所需要的,对病菌在非寄主植物上诱导过敏反应有一定贡献。     

四个籼稻品种对细菌性条斑病的抗性遗传研究

 对水稻细菌性条斑病表现高抗的 Dular、IR26、IR36和IR1545-339 等4个籼稻品种与感病品种金刚30杂交并分别与双亲回交，获得F₁、F₂、BC₁和BC₂。在隔离网室用细菌性条斑病菌株RS-68接种不同世代群体，根据其抗感反应推断：IR36的抗病性是由一对隐性主效基因控制的，Dular、 IR26和IR1545-339三个品种的抗病性分别由一对显性基因控制，Dular和IR1545 339的抗病基因呈非等位关系     

Improvement of Bacterial Blight Resistance in Rice Cultivars Jyothi and IR50 via Marker-Assisted Backcross Breeding

Abstract

In pathogen population analysis of 208 Xanthomonas oryzae pv. oryzae(Xoo) strains that were assembled from different parts of India, 21 pathotypes were identified on the basis of disease reactions on near-isogenic lines (NILs) and 13 pathotypes, on rice differentials. Rice cultivars, Jyothi and IR50, which are high yielding but highly prone to bacterial blight (BB) caused by pathogen populations of Xanthomonas oryzae pv. oryzae in India, were chosen. To improve the BB resistance of these two varieties, a pyramid line, NH56, containing four R-genes, Xa4, xa5, xa13, and Xa21, was selected as the R-donor based on resistance to existing pathogen population. The four R-genes were successfully transferred to cultivars through a traditional backcross method and their presence was documented with marker-aided selection (MAS). Thirty BC₄F₂ plants derived from JxNH56 (cv. Jyothi) and 45 BC₄F₂ plants derived from IR50xNH56 (cv. IR50) had all four resistance genes (Xa4, xa5, xa13, and Xa21), which should be useful resistance donors for breeding other BB-resistant elite indica varieties.