抗感菌核病甘蓝型油菜近等基因系盛花期叶片转录组比较分析

为了研究甘蓝型油菜与菌核病病原核盘菌互作的分子机制,挖掘分别与甘蓝型油菜抗、感病相关的基因,以高抗菌核病品种湘油15(Xiangyou 15)及其感病的近等基因系98C40NL为材料,利用转录组测序技术(RNA-Seq)对2个品种盛花期叶片接种核盘菌前及接种后12,24 h差异表达基因进行了分析,并采用实时荧光定量PCR技术对部分基因表达进行验证。测序得到34.16 G Clean bases,6个样本中共鉴定出78 582个基因。相对于高感品种,湘油15在3个时间点共有1 296个基因下调表达,1 495个基因上调表达; 54个基因在3个时间点都表现显著差异,其中18个基因在3个时间点都下调,27个基因在3个时间点都上调。差异基因主要富集在氧化还原、植物激素信号转导、钙信号通路、苯丙烷类代谢、次生代谢产物合成等途径。通过荧光定量PCR验证,BnaA03g09060D、BnaA01g26640D、BnaA03g09090D、BnaA04g12120D、BnaA01g26920D 5个基因在高抗品种的表达显著高于高感品种,可能与寄主植物防御核盘菌的侵染有关;BnaA06g10010D、BnaA09g16180D、BnaAnng19580D、BnaC01g40400D、和BnaC06g05340D 5个基因则在高感品种中表达显著高于高抗品种,可能与核盘菌感病受体相关。研究结果为解析油菜与核盘菌互作机理及挖掘菌核病抗性和受体基因提供参考依据。     

BnMAPK1超量表达提高甘蓝型油菜菌核病抗性

植物MAPKs (mitogen-activated protein kinases)在多种生物和非生物胁迫中起重要作用。课题组前期克隆了甘蓝型油菜BnMAPK1基因,并获得BnMAPK1超量表达植株。本文以甘蓝型油菜中油821DH系为对照,以超量表达BnMAPK1的转基因油菜为试材,采用离体叶片接种的方法,测定染病叶片病斑的大小及病斑周围叶片的草酸含量,并用qRT-PCR检测转基因植株4个病程相关蛋白(OXO、Cu/ZnSOD、PR2、PR3)编码基因在核盘菌胁迫下的相对表达动态变化。结果表明,甘蓝型油菜BnMAPK1超量表达可显著抑制核盘菌对离体叶片的侵染,控制染病叶片内草酸毒素的积累,可能可以解除核盘菌对OXO表达的负调控,使另外3个病程相关蛋白基因(Cu/ZnSOD、PR2、PR3)表达上调。表明BnMAPK1超量表达可有效提高油菜菌核病抗性。     

核盘菌液滴凝集素SSL-6基因过表达质粒构建与油菜转化

菌核病是由腐生型真菌核盘菌寄生引起的一种世界范围性严重病害,是我国油菜的主要病害之一,严重影响油菜的品质和产量。目前没有找到针对核盘菌的有效的免疫资源,因此通过不同的途径来开展抗菌核病抗性资源筛选研究具有非常重要的现实意义。本研究本着"以毒攻毒"的思路,将核盘菌自身可能参与致病的分泌型凝集素蛋白SSL-6基因转入甘蓝型油菜中,以期获得具有抗菌核病的油菜种质资源。通过基因克隆、过表达载体构建和借助根癌农杆菌介导的油菜遗传转化,将SSL-6基因转到甘蓝型油菜"中双6号"基因组中;经过潮霉素抗性筛选与PCR鉴定,成功获得了75株转基因油菜;进一步RT-PCR检测,筛选到5株SSL-6基因高表达的转基因植株。这些转基因油菜植株为下一步菌核病的抗性研究提供了重要的基础材料。     

寄主诱导的基因沉默干扰核盘菌致病基因OAH在甘蓝型油菜抗菌核病中的应用

油菜是我国第一大油料作物,菌核病是我国油菜面临的主要病害之一。本试验利用HIGS技术将核盘菌中关键致病基因SS1G＿08218 (OAH)的干扰片段转化到甘蓝型油菜中,获得含有siRNA的转基因油菜植株,研究HIGS介导的SsOAH基因沉默对油菜抗菌核病的影响。接种核盘菌后的抗病鉴定结果表明,SS.OAH.RNAi转基因油菜植株对核盘菌抗性增强;R18、R25和R36株系叶片接菌后病斑部位核盘菌菌丝内的OAH基因表达量均低于野生型,证明siRNA在转基因油菜中成功表达;在添加了转基因油菜叶片提取物的培养基上培养的核盘菌扩展面积显著小于野生型,分别降低35.29%、21.98%、31.53%,且菌丝生长显著迟缓,扩展长度较短,分支少,生长过程中发生断裂,生长异常,将其接种于正常的野生型油菜后,其致病力明显下降;对转基因油菜叶片接种核盘菌后观察发现,叶片上的菌丝扩展较为稀疏,生长受阻,侵染垫形成受到抑制,暗示在油菜中表达OAH基因的干扰片段影响了菌丝生长和扩展;进一步检测其病斑组织中的草酸含量发现,接菌36 h、48 h后转基因油菜病斑组织中的草酸含量为391μg g–1、446μg g–...     

四川盆地栽培油菜品种菌核病抗性监测

旨在对四川盆地主栽油菜品种抗菌核病性进行监测评价,为品种合理应用提供参考依据。于2018、2019连续两年在田间病圃内,对31个油菜市场品种采用人工菌丝块组织接种法接种核盘菌,调查油菜茎秆、分枝角果等组织菌核病发病程度,评价各品种菌核病抗（耐）病性。结果表明：有21个品种抗性稳定,即两年抗病性表现一致。其中‘德虹油1号’高抗（耐）菌核病,‘德名油100’和‘科乐油998’中抗（耐）菌核病;‘科源油2号’、‘宜油17’等10个品种低抗（耐）菌核病。‘油研11’、‘德油5号’等8个品种低感菌核病。‘德油9号’、‘宜油19’等10品种抗（耐）性菌核病性不稳定或丧失。综上,‘德虹油1号’、‘德名油100’和‘科乐油998’3个品种可作为抗病育种亲本或利用品种进行病害防控推广应用。     

α-甘露糖苷酶SSc4基因过表达质粒构建与油菜转化

菌核病是由核盘菌引起的一种世界性的真菌病害,对我国油菜生产危害尤为严重。但是现在已知的所有植物资源中都找不到对核盘菌完全具有抗性的基因资源。本研究采用"以毒攻毒"的途径,将核盘菌自身参与致病的一个α-甘露糖苷酶SSc4基因转到甘蓝型油菜中,以期获得对能对核盘菌产生抗性的油菜种质新资源。本研究克隆核盘菌的SSc4基因,构建了其过表达质粒,并通过农杆菌介导转化油菜,实验共筛选到159株抗性苗,其中获得了27株转基因油菜,转化率约为1%。对其中的9株转基因苗进一步作RT-PCR检测,显示有6株转基因植株中SSc4基因高表达,实现了设计目标。     

外源SA影响油菜叶表皮蜡质及菌核病抗性的机制

处于植物地上部分最外层的表皮蜡质被认为是植物抵御病原物入侵的第一道屏障,但表皮蜡质是否及如何参与油菜菌核病防御机制还不清楚。本试验选用2个抗病性不同的油菜品种中双9号(抗性品种)和渝油19 (感病品种),对水杨酸(SA)处理后的油菜幼苗接种核盘菌,分析油菜病情指数、叶表皮蜡质含量和晶体结构特征、抗氧化酶活性的变化规律。结果表明,SA处理使中双9号病情指数显著下降,渝油19无显著变化,SA诱导了油菜抗性品种中双9号对菌核病的抗性。接种核盘菌后,中双9号PAL活性显著增加,而渝油19显著下降; SA处理植株叶片PAL和POD活性显著高于单纯接种植株。渝油19苗期叶表皮蜡质总量显著高于中双9号。SA诱导中双9号蜡质总量及组分含量增加,柱状晶体结构减少,片状结构增加,扩大了蜡质层覆盖叶表面积。渝油19在SA处理后蜡质含量无显著变化,晶体结构发生了与中双9号相似的变化,但渝油19蜡质晶体熔融后覆盖叶表面积小于中双9号。综合分析认为防御酶活性及叶表皮蜡质共同参与SA诱导中双9号抗性增强的过程。     

甘蓝型油菜抗菌核病研究进展

油菜是主要油料作物之一,由核盘菌(Sclerotiniasclerotiorum(Lib.)deBary)引起的菌核病(sclerotiniastemrot)是油菜的主要病害。针对当前与菌核病相关研究的新进展,本研究从4个方面对其进行了概括：（1）核盘菌的侵染方式以及在侵染过程中核盘菌分泌的草酸与寄主中钙离子的动态关系;（2）油菜通过合成植保素、酚类化合物、木质素、几丁质酶和β-1,3-葡聚糖酶等来抵抗核盘菌入侵的抗病机理;（3）现有综合防治技术中抗性种质筛选、无花瓣育种和生物防治;（4）利用与草酸代谢相关基因、抗病相关基因、防御相关转录因子基因和抗菌肽基因开展的油菜基因工程研究成果。并且进一步提出了未来油菜抗菌核病研究的可能方向,这些总结与建议为今后油菜抗菌核病研究提供了有益参考。     

Pi-ta在不同单倍型水稻品种与稻瘟病菌互作中的表达量分析

本研究利用q RT-PCR分析Pi-ta基因在受侵染的不同单倍型云南水稻地方品种中的表达量,初步分析Pi-ta基因在受侵染的不同单倍型地方水稻品种中的表达差异。将含有无毒基因AVR-Pita的稻瘟病菌株O-137喷雾接种不同单倍型的云南水稻地方品种,分别于接种0 h、48 h取样,提取接种水稻叶片总RNA,逆转录成c DNA,q RT-PCR检测O-137接种不同云南水稻地方品种后不同时间点Pi-ta基因的表达量,结合Pi-ta基因单倍型分型进行分析。q RT-PCR结果表明,Pi-ta在受侵染的不同单倍型云南水稻地方品种中的表达量均有不同程度的下调,且在感病品种单倍型中的下调幅度大于抗病品种单倍型;但Pi-ta在不同3'-UTR单倍型感病品种中的表达量,差异不显著。结果表明,抗性基因Pi-ta在受侵染的抗病品种单倍型中的表达量下调幅度小于感病品种单倍型,但其在所选的两种不同3'-UTR单倍型感病品种间的表达量没有显著差异。     

通过CRISPR/Cas9技术突变BnMLO6基因提高甘蓝型油菜的抗病性

基因编辑技术可以实现对目标基因高效准确的修饰,为植物遗传改良开辟了新途径。霉菌抗性位点(Mildew resistance locus O, MLO)基因是植物对白粉病菌防御的主效负向调节因子,突变后能增强植物对白粉病的抗性,但在油菜中是否具有同样的功能尚未见报道。为解析该基因在油菜抗病中的功能,本研究通过分析油菜接种核盘菌后基因的表达情况发现,BnMLO6基因受核盘菌诱导表达;利用CRISPR/Cas9基因编辑技术获得了一份BnMLO6基因6个同源拷贝同时突变的材料mlo6-212。遗传分析表明,CRISPR/Cas9引起的BnMLO6基因突变能够稳定遗传;mlo6-212突变体在田间和温室条件下都表现出明显的白粉病抗性;在接种核盘菌24 h后,病斑面积显著低于野生型,减小19.5%;BnMLO6基因突变能激发叶片胼胝质的自发堆积,增强接菌后乙烯和茉莉酸抗病信号。因此,BnMLO6基因可能参与了多条抗病信号路径,负向调控油菜对白粉病和菌核病的抗性。研究结果不仅为BnMLO6基因协同调控油菜多种病原菌抗性的研究提供了参考,也为油菜抗病性遗传改良提供了抗性资源和技术支撑。     

油菜不同早熟品种菌核病抗性分析

为了鉴定抗菌核病早熟油菜品种,筛选油菜菌核病常发区主导品种,减轻菌核病危害,有效控制产量损失。通过2010-2011年在云南保山市隆阳区板桥镇进行全国早熟油菜品种筛选试验,对其参试的13个油菜品种进行菌核病抗性研究。结果表明：13个供试品种菌核病发病率分布在2.37%~29.99%之间,病情指数介于1.5~22.75之间,供试早熟油菜品种病情指数与生育期呈正相关,随着生育期推迟,发病加重;田间湿度大,油菜成熟期氮素肥料偏重的前提下,明显加重菌核病为害,显著降低油菜最终收获产量。菌核病从苗期始为害油菜、成熟期为害发病率和病情指数最重。供试的13个品种抗菌核病能力大体可分为5个类群,S0013、C868、‘10棚63育19’ 3个品种全生育期均表现出较强的抗菌核病能力,可作为油菜菌核病常发区主导品种和育种材料使用。     

44份大豆微核心种质抗菌核病鉴定与评价

大豆菌核病又称白腐病,是一种真菌性病害。主要由真菌 Sclerotinia sclerotiorum (Lib.) de Bary侵染,是世界范围的大豆病害,也是我国大豆主产区的主要病害。本研究利用不同地区和寄主来源的4个菌核病分离物对44份大豆微核心种质进行连续2年的田间接种鉴定,筛选抗/耐菌核病的大豆种质资源,为大豆抗菌核病育种提供优异抗性种质。结果表明,(1)不同大豆种质对菌核病的抗性不同,在44份微核心种质中,中抗种质6份(13.64%),中感种质27份(61.36%),感病种质9份(20.45%),高感I种质2份(4.55%),其中合丰24、大天鹅蛋、倪丁花眉豆、牛毛黄、大黄豆和五月黄6个中抗种质可作为抗性亲本用于大豆抗菌核病育种。(2)不同地区和寄主来源的4个菌核病分离物致病性不同,分离物黑西5(黑龙江省,大豆),病情指数49.32,病斑长度达到5.93 mm,致病性最强;黑饶24(黑龙江省,大豆)与Qin 24(青海省,油菜)致病性次之;Hef 50(安徽省,油菜),病情指数为39.02,病斑长度为3.65 mm,致病性最弱。用黑西5鉴定和筛选抗菌核病大豆种质最为有效。     

双低油菜湘油15(B. napus)对菌核病抗性的研究

经苗期菌丝块接种鉴定和花期带菌牙签鉴定表明，双低油菜湘油15对菌核病有高抗性.当病原危害后，湘油15体内酚类物质含量和几丁质酶活性迅速升高，且维持时间长，湘油15与感病品种98C40和中抗品种中油821杂交后代抗性表现为双亲平均值,但偏向抗病亲本.     

向日葵菌核病田间接种方法及品种抗病性研究

建立有效的向日葵菌核病盘腐田间接种鉴定方法,对向日葵抗性资源筛选和抗病育种具有重要意义。试验以菌核病菌PDA菌丝体悬浮液、高粱粒菌丝体和子囊孢子悬浮液作为接种物,分别对不同抗感向日葵品种在R5.1（始花期）、R5.5（半开花期）和R6（盛花期）进行人工接种,从而筛选出最佳接菌物类型、浓度及接种时期,并用此方法对18个品种连续2年进行了抗性评价。试验结果表明：3种接种物均可使不同向日葵抗感品种产生盘腐症状。PDA菌丝体为30.0 g/L、高梁粒菌丝体为0.4 g/盘和子囊孢子为1×10³个/mL浓度即可区分出向日葵品种间抗感性差异。R5.1~R5.5接种较R6可获得更高的发病率及病情指数。正交试验结果表明,田间盘腐接种的最佳条件为：接种物为子囊孢子悬浮液,浓度为1×10³个/mL,接种时期为R5.1,保湿时间为48 h。同时筛选出4个对盘腐型菌核病表现抗病的向日葵品种。本研究所建立的向日葵田间接种方法能够有效地对向日葵进行抗菌核病筛选和鉴定。     

Improvement of Sclerotinia resistance of a Polima CMS restorer line of rapeseed via phenotypic selection, marker-assisted background selection and microspore culture

Sclerotinia stem rot caused by Sclerotinia sclerotiorum is one of the most severe diseases of rapeseed in China and other major growing regions. The objective of this study was to improve the S. sclerotiorum resistance of 'Hui5200', an elite 'Polima' CMS restorer line, by introgression and fixation of resistance alleles from the partially resistant cultivar 'NingRS-1' via phenotypic selection (PS), marker-assisted background selection (MAB) and microspore culture. A progeny designated as 'RSH' with greatly improved Sclerotinia resistance and a similar genetic background as 'Hui5200' was obtained by two backcrosses and one selfing. From a selected elite progeny line (named as 7-5) double haploid (DH) lines were developed. By three cycles of PS considering economic traits and genetic distance analysis, four resistant DH restorer lines with elite economic traits were finally selected. The obtained resistant restorer lines have been used to produce commercial F₁ hybrids. The results indicated that backcrossing plus PS and MAB is effective and suitable for improving resistance of rapeseed to S. sclerotiorum .     

甘蓝型油菜茎秆菌核病抗性与木质素及其单体比例的相关性分析及QTL定位

菌核病是一类非专一性的植物真菌病原菌,寄主范围广泛,严重危害农作物的生产。对高世代重组自交系群体(RIL)及F₂群体终花期茎秆进行菌核病抗性接种鉴定,根据构建的近红外模型对接种鉴定的茎秆木质素含量、单体组分比例进行测定,并进行相关性分析和QTL定位。结果表明在2013年和2014年RIL群体茎秆菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数分别为–0.348和–0.286,与单体G/S呈显著正相关,相关系数分别为0.198和0.167。2014年F₂群体菌斑大小与木质素含量呈极显著负相关,相关系数为–0.306,与单体G/S相关性为0.142。F_2:3家系抗(感)植株茎部切片间苯三酚染色观察表明抗性较强的材料木质素含量高于抗性较弱的材料。根据已构建的重组自交系高密度SNP遗传图谱,利用复合区间作图法对上述性状进行QTL分析,共检测到18个QTL,其中9个菌核病抗性相关QTL分布于A05、A06、C04和C06染色体,单个QTL可解释的表型变异为2.38%~12.05%;3个木质素含量QTL分别位于A04、A05和C01染色体,单个QTL可解释表型变异的2.03%~13.75%。6个木质素单体G/S QTL分布于A08、C03和C07染色体,单个QTL可解释表型变异的2.06%~8.66%。本文研究结果为油菜菌核病抗性育种提供了新的思路和理论基础。     

南充油菜菌核病发生流行成因分析及综合防控措施研究

对1998-2008年油菜菌核病田间系统调查和病情普查分析表明,南充市油菜菌核病具有单年流行的菌源量基数和长达18~25d的病菌孢子最适侵染期,而适宜的气象条件则是菌核病重发的决定性因素。根据11年来2~4月的气象因子,结合最终茎秆发病面积比、最终茎病株率和最终病情指数建立了三个数学模型,并取得较好回检效果。利用稻草覆盖、适当调整播栽期等轻简化栽培控病措施,对油菜菌核病的综合防治效果可达50%以上;用50%多菌灵100g/667m2 2次防效可达85%以上,菌核病在本地尚未对多菌灵产生明显的抗药性。     

20年来我国冬油菜新品种产量和抗病性状分析

根据近20年来我国冬油菜区域试验的结果,对长江上、中、下游及黄淮4组油菜新品种产量性状及抗病性状进行分析,结果表明,冬油菜新品种平均产量整体呈上升趋势,各组平均单株有效角果数变化不明显,而平均每果粒数和千粒重呈上升趋势,但长江流域各组每角粒数增量比黄淮组大,而黄淮组千粒重增量比长江流域各组高;新品种菌核病和病毒病发病率下降明显。今后一段时间内增加新品种每角粒数和千粒重是冬油菜遗传改良的重点,预计我国冬油菜新品种区域试验各组新品种产量水平仍将继续提高。