转几丁质酶-葡聚糖酶基因水稻稻瘟病抗谱分析

用来源于云南各地属于24个稻瘟病菌（[i]Magnaporthe grisea[/i]）生理小种的33个菌株,对受体品种南29及其4个转几丁质酶 β-1,3-葡聚糖酶串联基因水稻T5代品系进行了温室接种鉴定。结果表明,不能侵染受体品种南29 的13个菌株也不能侵染转基因品系,可侵染受体品种南29 的20个菌株一般不能侵染转基因品系,转基因水稻对稻瘟病菌抗性范围较受体对照扩大,证明转几丁质酶 葡聚糖酶基因水稻对稻瘟病具有一定的广谱抗性;诱发条件下,转基因品系大田叶瘟病情指数为0～1级,穗瘟发病率为0.3%～10.23%,抗性较受体对照大幅度提高,表明这些品系在稻瘟病抗病育种中是有应用潜力的。     

转录因子OPBP1和OsiWRKY基因的超表达提高水稻的耐盐及抗病能力

采用基因枪法将耐盐的OPBP1和抗病相关的OsiWRKY转录因子共转化入水稻材料秀水11,经PCR及分子杂交分析确认目的基因已整合到水稻基因组中并超量表达。抗病性测定表明,与未转基因水稻相比,转基因水稻植株表现出对稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）和白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv.oryzae）的较好抗性。抗盐能力检测结果表明,在同等盐胁迫条件下转基因株系生长较快,叶绿素含量和生物学产量都显著高于未转基因对照。上述结果表明,OPBP1和OsiWRKY基因在水稻中增强表达可以提高水稻的耐盐及抗病能力。     

转Pi-d2基因水稻对稻瘟病的抗性分析

对由pCB6.3kb、pCB5.3kb和pZH01-2.72kb三个不同表达载体转化的转稻瘟病抗性基因Pi-d2水稻株系进行稻瘟病抗性分析。结果表明,转Pi-d2基因水稻的9个高代株系对来自四川的39个稻瘟病菌株表现不同的抗性,抗病频率最高达91.7%;4个转基因早代纯合株系对来自中国农业科学院的58个菌株中的81.48%以上菌株表现抗性,具有广谱抗性特点。稻瘟病菌粗毒素筛选结果表明,来自转基因植株的幼胚愈伤组织诱导率随培养基中粗毒素浓度提高而降低,粗毒素浓度达到40%时,幼胚愈伤诱导率为49.33%,受体对照幼胚愈伤组织诱导率为5%。田间诱发条件下,转基因株系在大田的穗瘟发病率为0%～50%,抗性较受体对照大幅度提高。     

稻瘟病主效抗性基因对广东省籼稻稻瘟病菌的抗性评价

对来自不同抗源的30个抗稻瘟病单基因系进行了小种专化抗性及田间抗性的分析和评价。30个单基因系对163个广东省稻瘟病菌株的抗谱介于0.6%~89.6%,大多数单基因系对测试的病菌表现出较窄的抗谱,在病区表现为高度感病,但含有Pikh 和 Pi1(t)的单基因系表现出广谱抗性,抗谱分别为89.6% 和 82.2%,在病区表现出较好的田间抗性。基于抗性基因与163个稻瘟病菌的抗感互作聚类分析,将30个单基因系的小种专化抗性划分为15个类型。主成分因子分析结果表明,其中9个类型的小种专化抗性表现出较大差异,可解释总变异的81.3%。含有Pik、Piz5、Pi9、Pish的单基因系在小种专化抗性上有别于广东省骨干亲本,这些基因在今后抗性育种中可重点引入。Pikh\[或 Pi1（t）\]、Pi9（或 Piz5）及Pish（或 Pita2）的基因聚合有利于提高广东省水稻品种对该地区稻瘟病菌的抗谱。并就稻瘟病抗性基因的研究及利用策略进行了讨论。     

水稻抗稻瘟病菌防卫反应的细胞学分析与防卫基因表达

对水稻类病变坏死突变体 lmm1　(LmmKaty)与原亲本及双单倍体YT14和YT16接种稻瘟病菌24 h内的抗病反应、细胞学和分子作用机理进行了研究。人工接种实验表明,与原亲本相比,该突变体对稻瘟病菌具有更强的抗性。突变体接种20~24 h后,自动荧光检测到细胞死亡,而对照则未检测到。表明该突变体通过细胞程序性死亡阻止稻瘟病菌的蔓延,从而提高了抗病性。Northern blotting结果发现,抗病品系YT14中的防卫相关基因、苯丙氨酸解氨酶基因和β 葡聚糖酶基因在人工接种稻瘟病菌6 h后开始表达,16~24 h后上述基因表达量快速增加;而病程相关蛋白基因 PR 1和几丁质酶基因在人工接种稻瘟病菌24 h后才开始表达。与YT14相比,感病品系中上述基因的表达明显延迟。表明在人工接种稻瘟病菌24 h内水稻可启动抗病防卫反应,从而对稻瘟病菌产生抗性。     

高原粳稻子预44抗稻瘟病基因遗传分析和定位

 以高感稻瘟病的低海拔粳稻江南香糯与高抗稻瘟病的高原粳稻子预44作亲本进行杂交,获得F1、F2、BC1F1和以F2单粒传构建的、由276个株系组成的F7重组自交系群体。分别用稻瘟病菌生理小种ZB13和ZE1对两亲本江南香糯和子预44及其杂交后代群体F1、F2和BC1F1进行抗性接种鉴定和遗传分析。结果表明,子预44对稻瘟病菌生理小种ZB13和ZE1的抗性都表现为单基因控制的显性遗传。进一步利用重组自交系F7群体的266个有效株系作为定位群体,将抗稻瘟病菌生理小种ZE1的基因定位在水稻第11染色体上与SSR标记RM206间遗传距离为0 cM的位置,暂定名为Pi zy（t）。这些结果为进一步将子预44中的抗性基因用于水稻抗病育种及该抗稻瘟病基因的克隆奠定了重要基础。     

转小萝卜γ-硫堇蛋白基因RsAFP1水稻的获得及其稻瘟病抗性初步鉴定

将从小萝卜中分离的硫堇蛋白类基因RsAFP1通过基因工程的方法导入带有泛素Ubiquitin启动子及抗除草剂Bar基因的植物双元表达载体pCAMBIA1300中,经农杆菌介导对圣稻13进行遗传转化。对获得的阳性转基因植株进行稻瘟病菌体外及室内苗期稻瘟病菌接种抗性鉴定,结合田间自然发病情况,对转基因植株的抗稻瘟病性进行综合评价。初步结果表明,外源RsAFP1基因的导入可在一定程度上提高水稻对稻瘟病的抗性。     

转中国对虾抗菌肽基因水稻抗白叶枯病效应初析

抗菌肽是一类具有抗菌活性的多肽类物质。利用农杆菌介导法将中国对虾抗菌肽基因np3和np5分别导入粳稻品种爱知旭中,PCR检测显示,T0代转np3基因和np5基因水稻植株的阳性率分别为36%和45%。RT-PCR检测T1代转基因水稻,结果表明抗菌肽基因在RNA水平上得到表达,而抗菌肽的表达对农艺性状未产生显著影响。用白叶枯病菌小种CR4分别对4个T1代转np3基因和np5基因株系进行接种,所有转基因株系均表现出比对照更高水平的抗性。为了验证抗菌肽基因的广谱抗性,进一步检测了np5转基因株系对3个菌株JS97-2、ZHE173和OS-225的抗性,发现中国对虾抗菌肽基因np5对白叶枯病菌可能具有较广谱的抗性。     

水稻锌指蛋白基因OsZFP1的功能分析

生物信息学分析表明,稻瘟病菌丝氨酸蛋白酶MoSp1在水稻中的互作蛋白OsZfp1,为含有环指结构域的C3HC4型锌指蛋白。对稻瘟病菌侵染过程中OsZFP1基因的表达动态分析表明,OsZFP1基因表达水平在稻瘟病菌Guy11孢子悬浮液接种水稻后缓慢升高,接种后18h达到最高峰,约为3.8倍,这表明该基因响应稻瘟病菌的侵染。利用改进的农杆菌介导的转基因技术成功获得OsZFP1基因的过表达植株。抗性分析表明OsZFP1过表达植株的整体抗稻瘟病能力得到显著提高。说明OsZFP1基因在水稻抵抗稻瘟病菌侵染过程中扮演着十分重要的角色。     

水稻光温敏核不育系龙S的稻瘟病抗性及其遗传分析

2007和2008年对水稻光温敏核不育系龙S及其后代进行稻瘟病菌苗期接种鉴定,结果表明:龙S对稻瘟病菌的抗谱较广,对供试26个菌株均表现为高抗,其稻瘟病抗性强于广谱抗瘟基因Pi9的携带亲本75 -1 - 127;龙S的稻瘟病抗性由主效显性基因控制,无论配组所使用的父本品系对接种菌株表现抗、感或高感,龙S的杂种F1代均表现高抗;龙S对菌株RB13的抗性表现为由1对核基因控制的显性遗传.     

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。     

Osa-mi R439 Negatively Regulates Rice Immunity Against Magnaporthe oryzae

Osa-miR439 is a rice-specific microRNA family. Here we showed that Osa-miR439 acted as anegative regulator in rice immunity against blast fungus Magnaporthe oryzae. Osa-miR439 differentiallyresponded to M. oryzae between susceptible and resistant rice accessions. The accumulation ofOsa-miR439 was constitutively more in the susceptible accession than in the resistant one. Transgeniclines overexpressing Osa-miR439a (OX439a) showed higher susceptibility associating with lower inductionof defense-related genes and less hydrogen peroxide (H2O2) accumulation at the infection sites than thecontrol plants. In contrast, transgenic lines expressing a target mimic of Osa-miR439 (MIM439) displayedcompromised susceptibility associating with increased H2O2 accumulation. Furthermore, we found thatthe expression of three predicted target genes was decreased in OX439a but increased in MIM439 incomparison to control plants, and this expression was differential in susceptible and resistant accessionsupon M. oryzae infection, indicating that Osa-miR439a may regulate rice blast resistance via these genes.Our results unveiled the role of Osa-miR439a in rice blast resistance and provided the potentiality toimprove the blast resistance via miRNA.     

利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性

[目的]CRISPR/Cas9 基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑,以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。[方法]利用 CRISPR/Cas9基因编辑技术,以 Pita、Pi21 和 ERF922 为靶基因,构建共编辑载体 pC1300-2×35S::Cas9-g^Pita-g^Pi21-g^ERF922 ,用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014,筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。[结果]在T0代转基因株系中,Pita、Pi21和ERF922 突变频率分别为 75%、85%和 65%,突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含 T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代,并从中获得 Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明,与野生型相比,突变株系的抗性显著提高。同时,接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此,我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。[结论]利用 CRISPR/Cas9 技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系,为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。     

利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性

【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑，以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，以Pita、Pi21和ERF922为靶基因，构建共编辑载体pC1300-2×35S::Cas9-gPita-gPi21-gERF922 ，用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014，筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。【结果】在T0代转基因株系中，Pita、Pi21和ERF922突变频率分别为75%、85%和65%，突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代，并从中获得Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明，与野生型相比，突变株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此，我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系，为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。     

滇型杂交粳稻亲本种质资源抗瘟性研究

１９９３～１９９６年，测定了８０６份滇型杂交粳稻种质资源的抗瘟谱，筛选出抗谱较广的材料６４份。探讨了恢复系对杂种Ｆ１抗瘟性的贡献，提出了利用恢复系进行杂交粳稻抗病基因布局来控制稻瘟病发生的育种对策。     

利用dsRNA干涉方法研究水稻WRKY转录因子的抗病性

 为了研究植物WRKY基因编码的转录因子在水稻上的功能，构建了包含WRKY保守结构域的dsRNA发夹结构干涉载体，用农杆菌介导法转野生型水稻中花11，得到9个有干涉表型的株系。PCR和Southern结果表明dsRNA已整合入中花11的基因组中，且多数为单拷贝。结合T-DNA插入的WRKY突变体植株T456，研究了其中的3个干涉苗和T456对稻瘟病和白叶枯病的抗性，发现3个干涉苗对这两种水稻主要病害的抗性均明显强于T456和中花11，且T456比中花11略抗稻瘟病和白叶枯病，表明dsRNA干涉是成功的，它可能干涉或抑制了某些OsWRKY家族中负向调控抗病基因的成员。     

Physiological Macro-lesions Enhanced Resistance to Blast （Magnaporthe grisea） in Rice Near-isogenic Lines

Roll-leaf-1 （rl-1） and spot-leaf-1 （spl-1） were two near-isogenic lines, which were obtained after 3 to 4 backcrosses with early season indica rice Zhefu 802 as recurrent parent. Henna macro-lesions, referred as physiological or morphological markers, began to appear on leaves at 4.5- to 6.0-leaf stage. The rice seedlings were inoculated at 3.5-, 5.0- and 7.0-leaf stages with high pathogenic races Zhong A1 and Zhong B1 of Magnaporthe grisea, respectively. The resistance of rl-1, spl-1 and Zhefu 802 against blast was significantly different. The seedlings of Zhefu 802 at 3.5- to 7.0-leaf stage were susceptible to races Zhong A1 and Zhong B1 of M. grisea, whereas those of rl-1 and spl-1 at 3.5-, 5.0- and 7.0-leaf stages were susceptible, moderately resistant and resistant, respectively. These results suggested that the enhanced resistance of rl-1 and spl-1 related to the appearance of their morphological marker lesions. The experiment provided a basis for studying lesion mimic and hypersensitive response in association with disease resistance.     

Resistance Evaluation of Some Chinese Leading Rice Maintainer, Restorer lines and Their Hybrids to Magnaporthe grisea

Six isolates of Magnaporthe grisea were selected to inoculate on 10 Chinese leading maintainer lines (B-lines), 14 restorer lines (R-lines) and their F1 hybrid plants. In the tested rice materials, R-lines were proved to be more resistant to blast than B-lines.The resistance frequency of about 25% F1 hybrid plants was less than their parents. In addition, 26 isolates of M. grisea collected from different rice growing areas of China were inoculated on 13 new improved hybrid rice combinations. The resistance frequencies of 5 improved hybrids were better than those of the controls and leading varieties in rice production of China.