水稻抗白叶枯病新基因Xa39分子标记有效性的评价

Xa39是一个对水稻白叶枯病具有广谱抗性的显性新基因,在水稻抗白叶枯病育种中具有良好的应用价值和前景。在前期研究中,我们将该基因定位在水稻第11染色体上。本研究利用携带Xa39基因的供体亲本FF329与受体亲本BT4、BT6、BT12、BT18杂交培育出4FL10、4FL14、4FL17、4FL21四个育种F2分离群体,结合人工接种抗病性鉴定,对3个与Xa39紧密连锁的分子标记进行分子标记辅助选择(MAS)有效性比较,筛选高效的PCR分子标记。结果表明,标记RM26985和RM206在上述4个群体中的MAS准确率分别达到95.81%和93.61%,同时使用两者其准确率达到95.59%,上述2个标记在水稻白叶枯病抗性改良育种中可以提高Xa39的选择效率。     

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。     

水稻抗白叶枯病基因Xa23的RFLP标记定位及其STS标记的转化

用水稻抗白叶枯病基因Xa23的近等基因系CBB23与其感病轮回亲本金刚30（JG30）杂交，构建了包含2562个单株的F₂作图群体。用水稻白叶枯病广致病菌系P6进行抗性鉴定表明，F₂植株抗感分离比严格符合3：1。根据日本水稻基因组计划RGP水稻高密度图谱上的RFLP探针对F₂群体中的145个感病单株进行RFLP检测和连锁分析，获得了6个与Xa23紧密连锁的RFLP分子标记。其中RFLP标记C1003A靠着丝粒一侧，与Xa23的遗传图距为0.4cM，为Xa23的图位克隆奠定了重要基础。并将标记C1003A成功地转化为STS标记，为分子标记辅助选择育种（MAS）提供了方便有效的分子标记。     

水稻抗白叶枯病基因Xa21的调控机理研究进展

十年来，已经陆续鉴定的近30个白叶枯病抗性基因中先后有5个被克隆，它们是Xa21、Xa1、Xa26、Xa5和Xa27。Xa21是最早克隆的水稻白叶枯病抗性基因，也是单子叶植物中第一个克隆的抗病基因，具有广谱抗性，相关研究既有重要的理论意义，也具有重要的实用价值。     

用mRNA差异显示法分离水稻抗白叶枯病相关基因

水稻抗病相关基因的克隆和功能研究有助于阐明水稻抗病性的分子机制。根据对水稻白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)抗性基因Xa21和Xa1功能的研究^[1,2],水稻抗白叶枯病基因与白叶枯病菌无毒基因互作后,激活下游一系列防卫反应基因的表达。除抗病基因外,水稻中参与对白叶枯病抗性的调控基因和防卫基因有哪些？它们在结构和表达调控上与其他植物的调控基因和防卫基因有何异同？均不很清楚。ｍRNA差异显示技术(mRNA differential display, DD)是近年发展起来的一种用于研究诱导表达基因的有效方法^[3~6],已成功用于动物细胞及肿瘤发育的特异基因的鉴定和克隆,在分离水稻差异表达基因方面也有不少成功的报道^[7~9],这为我们在水稻白叶枯病上开展类似工作提供了理论依据。     

水稻抗白叶枯病种质资源

对抗白叶枯病水稻种质资源进行总结,发现我国抗白叶枯病种质资源丰富多样,抗源来源主要有5个途径:栽培品种、地方品种、国外品种、野生稻种资源、利用现代技术手段获得的新种质。最后探讨水稻抗白叶枯病种质发掘与利用中存在的问题与今后研究的方向。     

转Xa23基因水稻的白叶枯病抗性及其遗传分析

在分离克隆抗白叶枯病基因Xa23研究中获得大量转基因水稻材料。为了系统研究转Xa23基因水稻的抗病稳定性和遗传模式, 本文通过逐株进行抗白叶枯病接种鉴定、PCR和Southern blot分子检测, 对一批转Xa23基因水稻植株进行了T₀代到T₂代的跟踪分析。结果表明, Xa23基因的整合和表达, 使感病受体品种牡丹江8号获得抗病性。由于Xa23基因插入受体基因组的位点不同, 同是单拷贝插入的转基因T₀代抗病植株, 其抗病程度有明显差异。T₀代植株的抗病程度, 可以准确、稳定地遗传到T₁代和T₂代。单拷贝转基因植株分离群体的抗感植株分离比接近3∶1, 表明转Xa23基因遵循孟德尔单基因遗传模式。已获得2个纯合的单拷贝转基因抗病株系, 它们的抗病程度稍有差别, 将用于外源基因插入位置效应分析和杂交稻抗病育种。     

水稻抗白叶枯病基因的聚合育种

白叶枯病是严重危害水稻生产的重要病害之一,利用聚合多个抗性基因的水稻品种是控制该病害的有效途径。本研究以携带Xa4、xa5、xa13、Xa214个抗白叶枯病基因的IRBB60与8个水稻新品系,组配8个杂交组合.应用分子标记辅助选择技术从F2和F3群体中共获得216个携带4个抗白叶枯病基因的纯合体。用华南地区的5个白叶枯病病原菌小种进行田间接种的试验表明,4个抗性基因聚合系的抗性水平高于只带1个抗性基因的近等基因系。这些聚合系可用作华南地区高抗白叶枯病水稻品种育种的亲本材料。     

水稻抗白叶枯病基因的研究

中国科学院遗传研究所翟文学博士领导的创新研究组主要研究方向是水稻重要农艺性状基因的克隆和分子育种。主要研究内容.     

水稻CBB30I抗白叶枯病相关基因的差异表达分析

水稻白叶枯病是水稻生产中最严重病害之一.前期鉴定发掘的水稻资源材料Y238对白叶枯病具有广谱抗性,其衍生的以IR24为遗传背景的基因导入系CBB30I保持了广谱抗性.利用抑制消减杂交(suppression subtractive hybridization,SSH)技术构建CBB30I与感病品种IR24间的差异表达cD-NA文库,RT-PCR分析抗病相关基因表达情况.经反向Northern blot杂交检测、测序和GenBank中BLAST比对,结果共获得29个独立的差异表达cD-NA克隆,其中有3个功能未知基因.半定量RT-PCR进一步验证了抗感病品种间抗性相关基因的差异表达.根据MIPS(Munich Information Center for Protein Sequences)功能分类系统推测,这些差异表达基因可能参与了CBB30I对病原菌的防卫反应、信号传导和蛋白合成与修饰等一些重要的生物学过程.     

水稻类受体激酶基因OsBAK1L调控细胞坏死机制分析

拟南芥类受体激酶BAK1 (BRI1-associated kinase 1)在调控生长发育和免疫信号中有十分重要的作用。本研究选择水稻中BAK1的同源基因LOC_Os03g49620.4, 将它暂命名为OsBAK1L并探索其结构和功能。结果表明,OsBAK1L定位于细胞膜,是SERKL (Somatic embryogenesis receptor kinase Like)家族成员。OsBAK1L-RNAi转基因水稻中OsBAK1L下调表达。接种细菌性条斑病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzicola)菌株Rs105后,转基因苗与受体9804-Rxo1都表现过敏性反应(hypersensibility response,HR),但转基因苗HR推迟。此外,HR相关基因OsMPK13 (Mitogen activated protein kinase 13)表达模式与HR变化趋势一致,在转基因苗中皆出现推迟现象。上述结果表明：OsBAK1L可能通过调节OsMPK13表达而推迟9804-Rxo1对细菌性条斑病菌的HR反应。     

杂交稻抗白叶枯病的遗传机制

8种不同胞质类型的不育系及其保持系与9个恢复系按P×Q交配设计分别配制不育系杂种和保持系杂种, 接种白叶枯病(Xoo)“强”致病力菌系ZHE-173和“弱”致病力菌系KS-6-6, 研究杂交稻抗白叶枯病的遗传机制。 结果表明： (1) 不育系或保持系、 恢复系以及不育系或保持系与恢复系间的互作对不育系杂种或保持系杂种抗性的影响均     

创建苗期和成株期广谱高抗白叶枯病的水稻种质资源(英文)

由白叶枯病菌引起的白叶枯病是一种世界范围的严重水稻病害。水稻抗病主效基因Xa3/Xa26是一个对白叶枯病具有剂量效应的抗性基因,即它对白叶枯病的抗性随着该基因的表达量的升高而增强。我们通过农杆菌介导的遗传转化方法,利用玉米泛素基因的启动子(PUbi)在水稻中组成型表达Xa3/Xa26基因。用于遗传转化的构件除了携带Xa3/Xa26基因外,还携带抗除草剂的草丁膦乙酰转移酶基因Bar作为遗传转化的筛选标记。我们获得的携带单拷贝PUbi:Xa3/Xa26的两个转基因家系无论在成株期还是在苗期对白叶枯病都具有高水平的广谱抗性,且转基因家系的主要农艺性状与对照相比无显著差别。因为转基因家系中Xa3/Xa26基因与Bar基因紧密连锁,这两个家系可以作为育种的种质资源用于培育既抗白叶枯病又抗除草剂的水稻品种。     

Genetics of Resistance to Four Races of Xanthomonas campestris pv. oryzae in Some Rice Cultivars

Inheritance of resistance to four Philippine races of bacterial Might caused by Xanthomonas campestris pv. oryzae was investigated in four cultivars of rice, Oryza sativa L. Resistance to three races in ‘Benamuri’ and ‘Aus 192’ is governed by xa-5. In ‘Tepal Boro’ and ‘Bazail 975′, resistance to races 1, 2. and 3 is conferred by xa-5, but another recessive gene confers resistance to race 4. This recessive gene is closely linked to xa-5 and may be allelic to xa-13. Rice cultivars with xa-13 are resistant to prevalent races of bacteria] blight in the Indian subcontinent and should thus prove useful as donors for resistance to bacterial blight in rice breeding programs.     

水稻抗白叶枯病新基因Xa32（t）的鉴定和初步定位

通过多菌系接种鉴定及抗谱分析,并与目前国际上已知抗白叶枯病基因比较,证明在水稻抗源C4064中含有一个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa32(t)。应用分离集团分析法(BSA),借助SSR和EST等分子标记,对该基因进行了分子标记定位。通过对F₂分离群体及F₃家系单株进行遗传连锁性检测,发现6个位于水稻第11染色体长臂末端的分子标记RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、RM6293和RM5926与Xa32(t)基因连锁。它们与Xa32(t)基因间的遗传距离分别为2.1、1.0、1.0、0.5、1.5和2.6 cM。其中标记RM6293和RM5926位于染色体近端粒一侧,其他4个标记RM27256、RM27274、RM2064和ZCK24位于基因的另一侧。将Xa32(t)定位在水稻第11染色体长臂末端2.0 cM范围内。     

Gene Identification and Reaction of Rice Varieties to Korean and Philippine Races of Xanthomonas oryzae. pv. Oryzae

Bacterial blight （BB） caused by Xanthomonas oryzae pv. Oryzae （Xoo） is one of the most serious diseases of rice. Ten races of the bacterium have been identified in the Philippines. Each race has specific virulence to varieties with different resistance genes, showing a gene-for-gene relationship in the host-pathogen interaction （Lee et al., 2003）. So far, twenty-nine major genes have been identified （Lee et al., 1999）. Due to emergence of the new races and genetic vulnerability of resistant varieties, the spreading of bacterial blight disease occurrence is increasing now in all areas of Korea. This study was carried out to find the gene identification and reaction of rice varieties to Korean and Philippine races ofXanthomonas oryzae, pv. oryzae.     

9个水稻品种对水稻白叶枯病(Xant homonas oryzae pv.oryzae)的抗性遗传研究

研究了8个籼稻抗病品种川植4号、川植5号、三黄占2号、二九丰、扬稻1号、75—34、83007、NT02和1个粳稻抗病品种湘虎25对水稻白叶枯病菌系P1、HB84-17或T_1的抗性遗传.这些抗病品种分别与感病品种沈农1033或金刚30杂交,所得的F_1、F_2和B_1F_1群体的抗性反应,表明8个籼稻品种对P_1和HB84-l7的全生育期抗性均由一对不完全显性的基因控制,该抗性基因与Xa-4是等位的;粳稻品种湘虎25的成株抗性则由一对显性基因控制,该基因与Xa-3相等位.     

Residual effects of the Xa-4 resistance gene in three rice cultivars when exposed to a virulent isolate of Xanthomonas campestris pv. oryzae

Summary F₂ plants of five, and F₃ plants of three, crosses between genotypes carrying the race-specific resistance gene Xa-4 and genotypes not carrying this gene were inoculated with two isolates of Xanthomonas campestris pv. oryzae. Half the tillers of each plant received isolate PX061, avirulent on the Xa-4 gene, the other half of the tillers received isolate PX099, virulent for the Xa-4 gene. The F₂ and F₃ populations segregated for a single dominant resistance gene, Xa-4.The parental, F₂ and F₃ genotypes not carrying Xa-4 had mean lesion lengths between 28 and 29 cm for both isolates. The Xa-4 carrying parents showed a mean lesion length of 2.7 cm with the avirulent isolate and of 12.4 cm with the virulent isolate. The Xa-4 carrying F₂ and F₃ genotypes had mean lesion lengths of 5.2 and 20.1 cm for the two isolates, respectively. These observations strongly indicate that the Xa-4 gene, carried by the rice genotypes studied (IR28, Cisadane and BR51-282-8), had a considerable residual effect when exposed to virulent isolate PXO99.     

水稻白叶枯病(Xanthom onas campestris pv.oryzae)抗性遗传研究 Ⅲ.两个成株抗性基因X_a-6与X_a-3的等位性分析

研究了两个品种早生爱国3号和辛尼斯对菲律宾水稻白叶枯病菌4个生理小种、日本小种1和我国菌株的成株抗性遗传和抗性基因的等位关系。这两个抗病品种与感病品种沈农1033杂交所得的 F_1、F_2和 B_1F_1群体的成株抗性反应,表明它们均携有一对显性基因。将早生爱国3号同辛尼斯杂交进行直接等位性测定,并将邳早15和蚌珠芒分别与辛     

水稻转录因子WRKY68在Xa21介导的抗白叶枯病反应中发挥正调控作用

白叶枯病是一种严重影响水稻产量的细菌性病害。Xa21是第一个克隆的抗白叶枯病基因,具有广谱抗性,在水稻抗病育种中被广泛应用。转录因子的鉴定对解析Xa21介导的水稻抗白叶枯病分子机制具有重要意义。本研究构建了Xa21背景下的WRKY68-RNAi转基因水稻。与受体材料4021相比,转基因水稻中WRKY68蛋白质丰度下调,接种白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)后抗病性下降,证明WRKY68基因在Xa21介导的抗白叶枯病反应中发挥正调控作用。此外,转基因受体材料4021和感病对照TP309接种后不同时期和部位叶片中WRKY68的蛋白质丰度没有显著差异,表明WRKY68蛋白质的表达不受抗病基因Xa21和病原物Xoo诱导,推测其功能主要是调控下游基因的表达。WRKY68-RNAi转基因水稻接种后, PR1A、PR5、PR10A、PR-pha和PAL1等病程相关蛋白质表达丰度发生变化,表明相关基因可能在WRKY68基因的调控下参与下游抗病反应。