江苏近年育成粳稻新品种/系的稻瘟病抗性基因及穗颈瘟抗性分析

【目的】明确水稻品种携带的抗稻瘟病基育种应用价值,是利用抗病基因培育抗病品种控制病害流行的重要前期工作。【方法】利用功能标记分析了14个抗稻瘟病基因在江苏近年育成的195个粳稻新品种/系中的分布情况,并对其中158个品种和17份携带抗稻瘟病基因Pigm的高世代回交株系进行穗颈瘟接种鉴定。【结果】大多数品种携带2~5个抗病基因,但所有品种均不含有Pigm基因;Pib、Pita和Pikh基因在供试品种中的分布频率较高,均在45%以上,其余基因均在30%以内;Pid3、Pid2、Pia、Pb1在新育成品种中的出现频率明显高于审定品种。测试品种对穗颈瘟的抗性主要与3个基因显著相关,贡献率由高至低依次为Pia、Pi3/5/i和Pita;其中,Pia或Pi3/5/i与Pita间的聚合效应均显著高于各基因单独存在时的抗病效应,且以Pia和Pita间的聚合效应最强,携带该基因组合的所有品种对穗颈瘟均表现抗至高抗水平抗性。回交导入Pigm基因的所有17份株系对穗颈瘟的抗性均显著高于各自轮回亲本,且均达到了抗病以上水平。【结论】抗病基因Pigm及基因组合“Pia+Pita”在江苏粳稻抗穗颈瘟育种中具有重要的育种应用价值。     

植物数量抗病基因克隆及其抗性机理的研究进展

培育广谱、持久抗病的作物品种，不仅需要深入研究质量抗病性，而且需要更深入地洞悉数量抗病性的可能作用机理。而目前，人们对数量抗病基因的可能特征和数量抗病性的机理的认识还相当模糊，这在很大程度上限制了数量抗病基因在育种实践中的应用。本文首先综述数量性状座位（quantitative trait loci，QTL）的克隆策略和精确获取数量抗病性状值的方法；其次根据数量抗性座位（quantitative resistance loci。QRL）的相关研究进展，对QRL的可能特征进行一定的综述，认为部分QRL的抗性机理直接对应于R基因、抗病基因类似物（resistance geneanalogs，RGA）、防卫基因、防卫反应途径中的相关基因等在植物抗病性上的作用机理；最后，作者推测存在4种抗性特征的QRL，即小种特异性或非特异性QRL和“病原菌”特异性或广谱性QRL，并认为数量抗性持久性的遗传基础与这些不同特征的QRL间有着密切的联系。该综述将对QRL的候选基因分析和克隆、数量抗病机理研究和QRL的育种应用提供有益的参考。     

江苏省杂草稻成因及防控策略

分析了江苏省杂草稻蔓延危害的原因,提出以稻田耕翻为主、配合使用清洁种源、人工除草和合理轮作等综合防控杂草稻危害的策略。     

田间水稻纹枯病抗性鉴定体系的确立与完善

建立科学的田间水稻纹枯病抗性鉴定体系,是开展水稻抗纹枯病遗传研究的关键环节之一。描述了田间水稻纹枯病发生、发展的特点,强调只有在充分认识并依据这些特点所建立的抗性鉴定体系才具科学性。分析认为Rush的总体抗性鉴定体系最为合理。为适应抗性QTL精细定位的精度要求,在Rush的总体思想体系基础上,提出并试行了以“最高病斑达到的叶鞘位”为基础的新的病情评定标准,以进一步完善水稻纹枯病抗性鉴定体系。     

环境因子对稻米品质性状的影响

概述了影响稻米品质的主要气候因子和栽培措施,提出水稻保优栽培基本原则,即首先选择品质优良的品种,在保证品种产量的前提下,因种因地制宜,充分利用气候因子,综合利用栽培因素,使稻米生产的每一环节都有利于品质的发展。     

DNA指纹在水稻品种鉴定中的应用与展望

DNA指纹检测技术应用于植物新品种鉴定已是必然的发展趋势,在水稻上与其相关的技术标准仍待完善。本文对DNA指纹检测中主要涉及的分子标记及特点进行归纳,并综述了DNA指纹在我国水稻品种鉴定中的应用现状及存在的问题。提出了构建国家和地方两级DNA指纹标准的必要性和策略,认为可将利用高密度SNP标记构建的品种SNP指纹制定为国家标准,而基于核心SSR标记构建的品种SSR指纹可制定为地方标准。讨论了两级DNA指纹标准在品种培育、审定管理、市场监管及品种权保护过程中的应用策略以及仍需研究的问题,以期为建立规范化的"水稻品种鉴定DNA指纹"检测方法提供帮助。     

miR535-3p调控水稻纹枯病抗性的功能研究

 纹枯病是水稻生产中最重要的病害之一,其病原物立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)是一种典型的土传真菌。前期我们通过立枯丝核菌侵染水稻后转录组测序,发现多个水稻内源miRNA响应R. solaniAG1-IA的侵染,其中Osa-miR535-3p的表达在R. solani侵染后被抑制。为明确Osa-miR535-3p在水稻应答R. solani侵染中的功能,本研究分别构建了Osa-miR535-3p在感病品种Xudao3背景下的敲除和过表达材料。发现与Xudao3相比,Osa-miR535-3p敲除系的纹枯病发病程度显著加重,而其过表达系的发病程度明显减轻。 Osa-miR535-3p敲除系的二级枝梗数目增多、穗长增加、分蘖数减少、千粒重增加,而其过表达系的株高降低、二级枝梗数目减少、穗长变短、分蘖数增多、千粒重下降,表明Osa-miR535-3p也参与调控水稻的农艺性状。通过RNA-seq通路分析,发现Osa-miR535-3p主要是通过影响植物激素信号通路如乙烯(Ethylene,ET)、吲哚乙酸(3-Indoleacetic acid,IAA)等信号相关基因的表达,调控水稻对纹枯病的抗性。本研究结果将为进一步解析水稻抗纹枯病分子机制提供理论参考,同时将为抗纹枯病水稻品种培育提供新思路。     

乙烯信号参与调控水稻纹枯病抗性的研究

 乙烯(ET)信号在植物抵抗各种逆境反应中具有重要作用,但目前关于乙烯信号在调控水稻纹枯病抗性中的作用仍缺乏系统研究。本研究以感纹枯病水稻品种Lemont和抗纹枯病水稻品种YSBR1为材料,分析了纹枯病菌接种后乙烯合成关键基因及信号传导途径中标志基因的表达水平,结果显示,纹枯病菌侵染可显著诱导相关基因的表达、激活乙烯信号。进一步采用乙烯合成抑制剂和信号激活剂处理水稻并进行接种鉴定,结果显示,两种化学剂分别可抑制或激活乙烯信号;无论是Lemont还是YSBR1,激活其乙烯信号均可显著增强抗病性,而抑制该信号均显著降低抗病性。对3个乙烯受体突变体(ethylene response2, etr2; ethylene response3, etr3; ethylene response sensor2, ers2)进行温室接种鉴定,发现突变体的病斑长度均极显著高于野生型对照。以上研究表明乙烯信号在水稻对纹枯病菌的防卫反应或基础抗性中具有十分重要的作用,结果将为进一步解析“水稻-纹枯病菌”间的互作机制、制定合适的病害综合防控策略提供理论基础。     

水稻富含半胱氨酸类受体激酶家族基因对纹枯病菌和植物激素的响应特征分析

【目的】明确水稻富含半胱氨酸类受体激酶（Cysteine-rich receptor-like kinases,CRK）家族基因对纹枯病菌侵染和植物激素的响应特征,是解析CRK在水稻纹枯病抗性中的功能的重要前期工作。【方法】利用生物信息学方法构建了水稻45个CRK的系统发育树,并利用qPCR分析了它们对纹枯病菌和对植物激素乙烯（Ethylene,ET）、茉莉酸（Jasmonic acid,JA）、水杨酸（Salicylic acid,SA）和细胞分裂素（Cytokinin,CK）等的响应特征,以及在水稻不同组织中的表达模式。【结果】水稻CRK家族可分为4个组,在染色体上成簇或紧密分布的CRK大部分来自同一组或同一分支。41个CRK响应纹枯病菌侵染,其中17个响应强烈;结合组织表达模式,发现这17个CRK基因中,CRK15、CRK23、CRK24、CRK26、CRK27、CRK28、CRK29、CRK30、CRK31和CRK33等10个基因在叶鞘和叶片中表达较强,暗示这些基因可能参与了对纹枯病的抗性;大部分同一分支的两个同源性较高的CRK对纹枯病菌的响应特征类似, 表明这些CRK基因在调控纹枯病抗性上可能存在功能冗余。40个CRK对3种或4种植物激素均有响应,它们对不同激素的响应存在差异性,说明CRK可能广泛参与这些激素介导的防御信号途径;对JA和SA响应相反的有17个,对JA和SA、ET和JA、ET和SA响应类似的分别有21、21、23个。这不仅反映了ET、JA、SA信号途径间的协同和拮抗作用,也说明这些基因可能参与ET、JA和SA间的交互作用。【结论】鉴定到一些可能参与调控水稻纹枯病抗性的CRK基因,且它们可能在植物激素介导的防御途径中起作用。这为我们进一步探索CRK在调控水稻纹枯病抗性上的功能提供了科学线索。