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。     

水稻品种与稻瘟病菌群体互作的选择作用研究

 本研究采用倒苗继代接种的实验模拟方法,研究了病菌和寄主群体互作中的定向选择和稳定性选择作用,并以此为依据初步探讨了品种抗瘟性"丧失"预测方法的设想,为抗瘟性水稻品种的合理搭配利用提供科学依据,旨在维持自然界病菌群体的相对稳定,延长抗瘟品种的使用寿命,持续控制稻瘟病灾变。     

不同氮肥水平下水稻品种与稻瘟病菌小种互作模型的研制

 1996年在田间利用6个水稻品种和3个稻瘟病菌种和已知比例的混合小种组合,采取分小种接种方法,研究了水稻叶瘟病反应型(产孢面积)与产孢量之间的关系,组建了产孢面积-产孢量模型y=exp (1.46lnx-4.64),在此基础上估测了反应型权重值。     

沼泽红假单胞菌Atp2蛋白的原核表达及稻瘟病菌的互作蛋白初步筛选

光合细菌沼泽红假单胞菌Rhodopseudomonas palustris PSB06是对稻瘟病具有良好防效的生防菌株。为进一步挖掘其生防代谢产物,前期通过蛋白层析分离技术,从PSB06培养液中鉴定到一个ATP合成亚基Atp2蛋白,ATP2基因编码序列为1431 bp。构建了pET32a（+）-ATP2重组表达载体,原核表达纯化后获得的Atp2蛋白产物用SDS-PAGE和Western blot进行鉴定。试验证明Atp2蛋白显著抑制稻瘟病菌的附着胞形成和在水稻寄主上的致病力。为阐明Atp2蛋白抑菌机理,通过酵母双杂交技术,以Atp2为诱饵筛选稻瘟病菌cDNA文库,获得了7个与Atp2有相互作用的蛋白质,分别是E3泛素连接酶复合物（MGG_04978）,两个核糖体蛋白（MGG_16204、MGG_04977）和4个假定蛋白（MGG_09168、MGG_01034、MGG_03543、MGG_00718）,研究结果为揭示Atp2蛋白抑制稻瘟病菌的作用机制提供理论基础。     

水稻与稻瘟病菌互作中S受体蛋白激酶的诱导表达

 细胞在生长、分化和感应各种环境因子刺激时,蛋白质的可逆磷酸化是一系列信号感受和转导过程中的重要反应。     

三环唑和多菌灵对水稻抗病品种与水稻稻瘟病菌互作的影响

分析了三环唑和多菌灵对水稻稻瘟病毒力及对品种抗病性的影响,结果表明三环唑和多菌灵对水稻品种与稻瘟病菌互作有重要影响。当喷雾0.2μg/mL三环唑于13个日本已知抗性基因品种时,原对ZE₃和ZG₁混合菌株表现抗性的爱知旭表现感病,当喷雾2μg/mL三环唑时,爱知旭则表现抗病,而在0、0.2μg/mL三环唑时均表现抗病的露明则在2μg/mL三环唑时表现感病;喷雾0.2μg/mL多菌灵于13个日本已知抗性基因品种时,ZB₁、ZE₃、ZG₁混合菌株在0μg/mL多菌灵时表现抗性的爱知旭则表现感病,当多菌灵浓度为2μg/mL时,露明又表现为抗病,而在0、0.2μg/mL多菌灵时,对ZG₁表现为抗病的草笛则表现感病;13个已知抗性基因品种中其他品种在使用了三环唑和多菌灵后抗性也发生了变化,这说明稻瘟病菌的分布和组成与这类杀菌剂的长期使用可能有一定关系。     

利用酵母双杂交技术筛选与苹果褪绿叶斑病毒运动蛋白互作的西方烟蛋白

苹果褪绿叶斑病毒(apple chlorotic leaf spot virus, ACLSV)是蔷薇科果树上的一种重要病毒,其致病机制尚不清楚。以具有基因沉默抑制子功能的运动蛋白(movement protein, MP)为诱饵,利用酵母双杂交技术筛选与其互作的西方烟37B(Nicotiana occidentalis 37B)蛋白。构建了库容量为9.6×10⁶ CFU、平均插入片段>1 kb的西方烟cDNA文库,从中筛选到15种蛋白,涉及植物光合作用、ATP合成代谢、过氧化物代谢、氨基酸代谢、抗逆等过程,可为解析ACLSV的致病机制提供依据和方向。     

沼泽红假单胞菌蛋白Rhp-PSP对烟草花叶病毒的系统抗性诱导及互作蛋白筛选

本文研究了蛋白Rhp-PSP诱导烟草抗TMV过程中相关防御酶的活性以及丙二醛（MDA）含量的变化,同时测定了抗病相关基因的表达情况。试验证明,蛋白Rhp-PSP处理烟草后,叶片中苯丙氨酸解氨酶（PAL）、过氧化物酶（POD）和多酚氧化酶（PPO）的活性显著提高,但降低了MDA含量。同时基因PR-1、PR-3、PR-5、PDF1.2表达显著上调,证明了蛋白Rhp-PSP具有诱导烟草产生抗TMV的活性。为阐明诱导抗性机制,利用酵母双杂交系统从烟草cDNA文库进行互作蛋白的筛选并验证,结果表明GPI锚定蛋白、VAN3结合蛋白及叶绿素结合蛋白A与蛋白Rhp-PSP互作。     

水稻与纹枯病菌互作的分子机制研究进展

水稻纹枯病是由死体营养型真菌立枯丝核菌Rhizoctonia solani AG1-IA亚群引起的一种土传病害,在世界水稻种植区均有发生,是限制水稻高产的主要病害之一。虽然国内外学者针对纹枯病菌已开展了大量的研究工作,但由于该菌寄主范围较广、抗性水稻资源缺乏及其田间抗性鉴定的不稳定性等问题,该病害的研究仍没有取得突破性进展。挖掘自然界中存在的纹枯病抗源材料,选育抗病水稻品种是防控该病害、降低水稻产量损失,从而最大限度保障全球水稻产业可持续发展的有效手段。该文对近年来国内外关于水稻纹枯病菌与寄主的互作分子机制、抗性水稻基因资源挖掘及其抗性机制的最新研究进展进行综述,并提出下一步的重点研究方向,以期为推动水稻对纹枯病的抗性机制解析及抗纹枯病水稻育种提供参考。     

水稻品种抗稻瘟病分析及基因聚合抗性改良

为了解水稻品种抗瘟性及基因聚合改良的情况,通过喷雾和离体划伤接种法对黑龙江省20个水稻品种和16个外源抗瘟基因的抗性频率及6个主要水稻品种含有的抗瘟基因型进行了分析。结果表明,20个水稻品种抗性频率介于10.89%~68.32%之间,垦稻12抗性最低,龙粳40抗性最高;16个抗瘟基因抗性频率介于0~50.50%之间,Pi-sh、Pi-19和Pi-k~m基因抗性最低,Pi-z~t抗性最高;在联合抗病性方式下,龙粳40龙粳31和龙粳40龙稻14组合抗性改良效果略好;20个水稻品种的抗性相似系数介于0.24~0.75之间,在0.40水平上将其划分为5个类群;6个水稻品种共检测到抗瘟基因11个,Pi-1基因出现频率最高;在基因聚合方式下,龙粳39聚合后抗性最高,龙稻13聚合后抗性升幅最大。综合分析,供试水稻品种及单基因系品种抗性表现较差,基因聚合方式对水稻品种的抗性改良效果明显优于联合抗病性方式。     

Molecular identification of blast resistance genes in rice landraces from northeastern India

Rice blast disease caused by the fungus Magnaporthe oryzae is one of the most devastating diseases causing huge losses worldwide. In the present study, major blast resistance genes were investigated in landraces originating from northeastern India. Based on phenotypic evaluation, 288 landraces were classified into three distinct groups: resistant (75), moderately resistant (127) and susceptible (86). The genetic frequencies of the 18 major blast resistance genes were between 6.2% and 27.4%, with only two genotypes possessing a maximum of nine blast resistance genes. The cluster and population structure analysis grouped the landraces into two groups. Through principal coordinate analysis, the scatter plots partitioned the resistant and moderately resistant landraces into different groups. Analysis of molecular variance showed maximum (96%) diversity within populations and least (4%) diversity between populations. Association analysis identified six markers, CRG4_2, RM72, tk59-2, pi21_79-3, RM1233 and RM6648, that are significantly associated with blast disease and explained a phenotypic variance of 1.1–6.5%. The associated genes could be used in marker-assisted rice breeding programmes for gene pyramiding to develop rice varietal resistance against blast disease. The present study represents a valuable blast resistance genetic resource that could be used for identification of new R genes, donors for blast resistance, and genomic studies.     

生物农药在稻瘟病防治中的应用及前景分析

稻瘟病是一种世界性稻作病害,是影响高产、稳产的重要因素。目前利用抗病品种和化学农药是防治稻瘟病的主要措施,但是稻瘟病菌生理小种易变异,抗病品种选育时间较长,化学农药的残留污染环境,寻找有效的生物防治途径对于水稻产业可持续发展迫在眉睫。生物农药具有低残留、高效、对环境无污染、病原菌不易产生抗药性等优点,是防治稻瘟病的重要杀菌剂。在稻瘟病防治中常用的生物农药包括微生物源农药、植物源农药和植保素。本文主要综述了生物农药在稻瘟病防治中的生防机制与应用研究现状,分析生物农药在稻瘟病防治中的前景。     

OsDCL1基因沉默突变体诱导稻瘟病抗性的转录组分析

稻瘟病是严重危害水稻生长的真菌病害,每年给水稻生产带来重大经济损失。与野生型日本晴NPB相比,OsDCL1基因沉默突变体增强了水稻对稻瘟菌的广谱抗病性。为了解水稻OsDCL1-RNAi突变体的抗病机制,我们分析和比较了它和野生型日本晴NPB在稻瘟菌侵染前后转录组水平的变化。响应稻瘟菌侵染的7 129个差异表达基因(DEGs)中,NPB和OsDCL1-RNAi突变体分别有5 382和5 180个基因表达发生了变化,参与生物胁迫反应、信号通路、蛋白代谢和RNA调控4个通路的基因明显被富集。以野生型未受稻瘟菌侵染的基因表达为对照,在OsDCL1-RNAi突变体中共发现1 318个DEGs,且超过70%是上调的,其中很多基因参与了生物胁迫反应(26.9%)和信号通路(11%),上调表达基因中与生物胁迫反应相关的主要为PR基因和细胞壁相关基因。另外,还发现10个茉莉酸相关基因和11个水杨酸相关基因分别在OsDCL1-RNAi突变体中显著下调和上调表达。在OsDCL1-RNAi突变体中还发现WRKY和MYB等一些转录因子家族以及部分受体类激酶被诱导表达。用qRT-PCR方法验证部分差异表达的基因,其结果与DEGs基本一致。OsDCL1-RNAi突变体中转录组变化的分析,为深入了解该突变体抗瘟性增强的机制奠定了基础。     

转基因水稻对稻瘟病的抗性研究

 采用苗期初筛、复筛、抗谱测定和田间自然诱发试验等不同鉴定方法,对经分子检测证明已整合有碱性几丁质酶基因和β-1,3-葡聚精酶基因的22个转化系的转基因水稻植株进行稻瘟病抗性鉴定研究,筛选出对稻瘟病的抗性比原种对照七丝软占有明显提高的一系列转基因水稻品系,其中表现高抗的有来自F4-9转化株系的7个品系。高抗材料的R7代品系,经室内抗谱测定及田间病圃试验结果,仍然表现高抗稻瘟病。本研究通过转基因技术,成功地将优质感病品种改良成高抗品系,研究结果证明了利用基因工程手段培育抗病水稻新品种是一个非常有希望的育种途径。     

水稻空间诱变育种抗稻瘟病研究

粤香占和青华占2个水稻品种的种子经过高空气球搭载后,选育出株型好、分蘖力强,产量提高的空间诱变高代(6代以上)品系.为了解空间诱变品系对稻瘟病的抗性变异情况,采用36个广东省稻瘟病菌不同致病型的代表菌株分别对粤香占和青华占及其空间诱变品系进行抗谱测定.研究结果表明:①空间诱变能使水稻品种产生稻瘟病抗性变异,有的诱变品系比原种抗病,有的则比原种感病.②空间诱变产生的抗病性变异比较复杂,不同品种的抗病性变异不一样.③空间诱变引起的稻瘟病抗性变异有可能是由多个抗病基因引起的.④空间诱变可以获得抗稻瘟病的特异种质.粤香占是感病品种,本研究测定的抗谱为25%,从其空间诱变品系中,获得高抗稻瘟病的2个品系YX-8和YX-9,抗谱达到94.4%.空间诱变抗病品系的穗颈瘟鉴定试验正在进行中.     

湘资3150 微效抗瘟性基因鉴定

 以湘资3150 和CO39 为亲本建立F10 重组自交系群体为材料, 在桃江病圃应用自然诱发接种法对群体的田间叶瘟抗性表现进行了分析。结果表明, 在LOD 2. 5 的域值上,共检测到14 个有效的微效基因QTL 位点(LOD 值均大于2. 5),分别位于水稻第3、8 和10 染色体上,其表型变异贡献值差异比较大,介于11. 78% ~ 40. 57% 之间;表明可能控制不同抗性表型的QTL 紧密连锁或者同一个QTL 对不同的抗性表型均具有抗性贡献。     

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。     

杂交稻对稻瘟病和稻白叶枯病的抗性鉴定

对广东省将推广的54份杂交稻组合对稻瘟病和白叶枯病的抗病性进行了鉴定。对稻瘟病的抗病性鉴定表明:抗病组合共49个,占90.7%;其中,高抗(抗性比≥91%)组合30个,占55.6%。对稻白叶枯病的抗病性鉴定表明:没有高抗(HR)和抗(R)的组合,仅有一个杂交稻组合(西胜2175)表现为中抗(mR),仅占1.9%,其余53个组合都表现感病,占98.1%。进一步分析表明:对稻瘟病表现高抗的30个杂交稻组合都不抗白叶枯病,而中抗白叶枯病的杂交稻组合西胜2175对稻瘟病表现为中抗,抗性比为74%。     

浙江省水稻新品种(系)对稻瘟病的抗性研究

用4个稻瘟病菌小种对浙江省280份水稻新品种(系)进行稻瘟病抗性分析,结果表明:浙江省水稻新品种(系)对稻瘟病菌具有较好的抗性,籼稻和粳稻对参试菌株的全抗率分别为21.62%和39.05%,说明粳稻具有较籼稻更广的抗谱;浙江省新品种(系)对ZB13小种具有较高的感病率,籼稻和粳稻的感病率分别为69.37%和52.07%。     

稻瘟病抗性分子机制及抗病育种策略研究进展

由稻瘟菌侵染引起的稻瘟病是威胁水稻安全生产最严重的真菌病害之一。鉴定克隆水稻抗稻瘟病基因, 系统深入研究稻瘟菌与水稻的相互作用, 揭示水稻的抗病机制, 进而创制推广抗稻瘟病新材料, 对确保粮食安全具有重要意义。本文总结了近10年来稻瘟病抗病基因和感病基因的鉴定、分子机理解析和应用等进展, 总结归纳了抗病基因聚合、分子设计育种、感病基因编辑、抗病基因的病原诱导表达等抗病育种主要策略。最后提出充分利用种质资源, 利用新技术挖掘新基因及创制新材料, 深入研究叶瘟和穗瘟抗病机制差异等是稻瘟病抗病育种下一步重点研究方向和新挑战。