水稻与白叶枯病菌互作的功能基因组学研究

水稻白叶枯病是水稻生产上重要的细菌病害之一。随着水稻和白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)全基因组序列的完成,该病害己成为植物-病原物互作研究的模式。水稻-Xoo互作涉及到寄主与病原菌因子的时空表达和严密调控。因此,阐明互作基因的表达调控机理,对于全面解析水稻-Xoo互作机制具有重要的科学意义。本文介绍了近年相关工作的研究进展。1Xoo基因鉴别和功能分析1.1Xoo侵染的基因表达谱和分子量化根据Xoo基因组序列信息,自主研制了载有调控基因、致病基因、特有基因以及保守基因特异片段的基因芯片,成功地用于在离体培养、…     

中国水稻白叶枯病菌毒性变异研究

 利用13个含已知抗病基因的近等基因系材料,在水稻孕穗期采用剪叶接种法对我国285个水稻白叶枯菌株(其中108个采集于1970~1992年,177个采集于2003~2004年)的致病力变异进行研究。结果表明,病菌的致病力呈现多样性。通过试验系统比较了不同时期病菌的毒性和小种组成变化。在此基础上对病菌群体毒性变化的原因进行了分析。     

水稻IR26悬浮细胞与白叶枯病菌互作的过敏反应现象

 当水稻IR26悬浮细胞与白叶枯病菌的不亲和小种(JXOV)互作时,在数小时内,悬浮细胞死亡率可达60%、膜透性增加40%、呼吸升高一倍多,而水稻IR26悬浮细胞与白叶枯病菌的亲和小种(JXOⅢ)互作时,在数小时内,悬浮细胞死亡率只有20%、膜透性只增加20%、呼吸升高不足40%,这些数据表明在水稻悬浮细胞与白叶枯病菌互作系统中可能存在着和水稻植株与白叶枯病菌互作系统中相似的互作机制。     

水稻白叶枯病菌的血清学研究

 用戊二醛固定的5个水稻白叶枯菌株制备了5个抗血清,利用琼脂双扩散、试管凝集、免疫电泳和酶联免疫吸附试验研究了107个水稻白叶枯菌株血清学反应的差异,将它们分为三个血清型。属于Ⅰ型的菌株(OS-225、F₄等)占供试菌株的95%,分布于全国各稻区;归属于Ⅱ型的菌株(OS 209、OS-109等)占5.6%,主要来自南方边远地区;Ⅱ型仅1个菌株(G₈),占0.9%,来自广西东部;其中还有两个菌株和上述抗血清均不能反应,暂不能归型,来自福建。血清型和致病型之间的相关性不用戊二醛固定、热处理等5种不同方法处理菌体后制备的抗血清之间,表现出一致的反应特异性和相似的"型"专化性。免疫电泳结果表明,不同血清型的免疫源组成是不同的,Ⅰ型仅具中性免疫源,Ⅱ型具中性及偏碱性免疫源,而Ⅱ型则具中性及偏酸性两种免疫源。
比较了反向间接血凝、酶联免疫吸附和免疫荧光反应等方法检测病菌的灵敏度,以免疫荧光试验(IF)为最灵敏,可检测到每毫升10³细胞,ELISA其次(10^4-5cell/ml),反向间接血凝法为10^6-7cells/ml,双扩散法最差,只有在高达10⁸ cells/ml时才有阳性反应。     

云南水稻白叶枯病菌生理小种初析

从云南省 5个地州14个县市的水稻白叶枯病标本中分离水稻白叶枯病菌菌株 ,选择具有区域代表性的菌株 5 1株 ,利用已知抗病基因的近等基因系 ,在孕穗期应用剪叶法接种明确其生理小种。鉴定结果表明 ,云南省水稻白叶枯病菌小种复杂多样 ,共有 14种类型 ,暂定为YN1～YN14 ,优势生理小种为YN3、YN8、YN11,其中YN3分布在红河、德宏等 4个县市 ;YN8小种分布在大理等地区 ,小种的分布可能受地理区域的影响     

水稻白叶枯病菌北方菌株的分子鉴别和致病型分析

为了阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)北方菌株的毒性组成,对2008年和2009年从辽宁、吉林、河北、山东稻区采集的103个菌株进行了PCR分子鉴定,并利用一套水稻抗白叶枯病近等基因系作为鉴别品种,进行了致病性测定。结果表明,用3种不同引物对测定菌株基因组进行PCR扩增,均可以鉴别出与Xoo代表菌株完全一致、而与水稻条斑病菌明显不同的特异性扩增片段带型。6个水稻鉴别品种对测定菌株的感病反应明显不同,抗病性强弱依次为IRBB5IRBB13IRBB3IRBB14IRBB2IRBB24。103个菌株对6个水稻鉴别品种表现出毒力多样性,92个菌株(89.32%)表现与9个标准小种(R1~R9)代表菌株相同的致病型,其中36个R5和R8菌株为优势菌株,9个菌株为对6个水稻品种都致病的R9强毒力菌株;此外,新发现了其余11个菌株(10.68%)具有7种新的致病型(R10~R16)。     

水稻白叶枯病菌hrpG调控基因的鉴定

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB)是水稻上最严重的细菌病害之一。Xoo与寄主水稻的互作依赖由hrp基因编码的Ⅲ型分泌系统(Type Ⅲ secretion system,T3SS),将效应蛋白(T3SS effectors,T3SEs)注射入水稻细胞,引起BLB症状的扩展。HrpG是hrp基因转录表达的主要调控因子。为了鉴定未知的hrpG调控子,本研究在以hrpG∷gusA为报道基因构建的转座子突变体库中,筛选获得4个候选的hrpG负调控子突变体G24-46、G48-22、G19-14和G57-41。GUS活性测定、荧光定量PCR以及烟草组织的GUS染色试验均显示,在这些突变体中hrpG的表达显著增加。Southern杂交结果显示,突变体中转座子均为单一位点的插入。插入位点分析结果显示,在G24-46、G48-22、G57-41和G19-14中转座子分别插入在minD、pilA、metB和wxoB基因中。毒性测定结果显示,这4个突变体在水稻上的毒性显著降低。这些hrpG调控子基因的鉴定为进一步解析稻黄单胞菌hrpG上游调控网络提供了新的科学线索。     

水稻白叶枯病菌抗药性现象的室内研究

水稻白叶枯病是水稻的主要病害,目前我国防治该病的药剂主要是噻枯唑(川化—018),在含药含菌培养基上,筛选出了叶枯净(5—氧酚嗪)抗性菌,其突变率为2×10~(-6),抗性指数为333。未发现噻枯唑和渝—7802抗性菌。而在活体上直接喷药筛选时既发现了叶枯净抗性菌(抗性指数大于108),又发现了噻枯唑抗性菌(抗性指数大于196),仍然未发现渝—7802抗性菌,进一步的试验证明,噻枯唑活体抗性菌,离体测定时无抗药性,说明噻枯唑活体抗性和离体抗性不一致,而叶枯净的活体抗性和离体抗性一致。交互抗性测定证明,噻枯唑、叶枯净、渝—7802三者之间无交互抗性现象,而噻枯唑与敌枯双之间存在着强烈的正交互抗性。     

稻瘟病菌与水稻CO39近等基因系互作的寄生适合度属性研究

选用以CO39为遗传背景的水稻CO39抗稻瘟病近等基因系(NILs)与广东省稻瘟病菌4个优势生理小种(ZC₁₃、ZB₁、ZB₁₃和ZB₅)构成16个亲和性和非亲和性互作组合,对各互作的4个寄生适合度属性(病斑平均扩展速率、感病型病斑比例、侵染成功率和病斑单位面积平均产孢量)进行了方差分析、多重比较和相关分析。方差分析表明,水稻NILs各品种、稻瘟病菌各小种以及品种×小种互作间的差异极显著。经多重比较,品种CO39和C104PKT之间在接菌相同小种时差异极显著,而品种C101LAC和C101A51之间虽差异不显著,但与前两品种间的差异极显著;小种ZC₁₃和ZB₄之间除单位病斑面积产孢量外另3个属性上差异不显著,但都显著高于ZB₅和ZB₁₃,而且ZB₅也显著高于ZB₁₃。相关分析表明,4个属性中每2个属性间均呈显著正相关,说明病菌小种在这个遗传背景相同的近等基因系中,可能具有相似的生存方式,病菌一旦克服寄主某方面的抗性后,所有生存适应性都一起提高,这是由于寄主的遗传同质性引起的。     

含hrp基因的克隆片段在水稻白叶枯病菌不同小种中的功能和同源性

 将从水稻白叶枯病菌(Xanthomonas campestris pv.oryzae Dye,简称Xco)小种3菌株JXOⅢ中克隆的hrp基因片段(pNAX3103),用三亲交配法向病菌其它小种及其毒性基因突变体转移,结果表明pNAX3103可以进入其它小种,但对不同小种毒性基因突变体的转移能力则不同。功能互补分析表明;该hrp基因片段在不同小种中对病菌的生长,以及蛋白酶、果胶酶和纤维素酶的产生和分泌无明显影响;在野生型菌株中能增加亲本菌株对水稻品种IR26的致病力(JXO I)或亲和性(JXO V),对于毒性基因突变体,pNAX3103虽能进入JXO I经Tn5诱变的毒性基因突变体XcoM1107,但不能恢复其致病性和淀粉酶阴性反应。用hrp基因片段作为探针,对10个来源不同的小种或菌系群进行DNA同源性分析,结果与所有Xco菌株都有明显的同源性杂交带,但杂交带型不同,与甘蓝黑腐病菌、水稻细菌性条斑病菌、柑桔溃疡病菌、大白菜。软腐病菌的DNA有同源杂交带,但与水稻基腐病菌DNA无同源性。     

抗噻枯唑和抗叶枯净的水稻白叶枯病菌株的适应度比较

将水稻白叶枯病噻枯唑抗性菌和叶枯净抗性菌的适应度特性进行了比较。当Ｓａ＾ｒ和Ｐ＾ｒ与敏感菌（Ｓ）的等量混合物在植株上繁殖时,Ｓａ＾ｒ和Ｐ＾ｒ竞争不过Ｓ,但Ｐ＾ｒ竞争能力较Ｓａ＾ｒ强。Ｓａ＾ｒ和Ｐ＾ｒ的致病力与Ｓ的无明显差异。但在离体保存时Ｓａ＾ｒ和Ｐ＾ｒ易于丧失致病力。这种致病力的丧失是由于被保原群体中低致病力的敏感菌比例上升所致,进一步说明Ｓａ＾ｒ和Ｐ＾ｒ的适应度不及Ｓ。结果表明,白叶枯病市民经     

水稻品种与水稻细菌性条斑病菌的互作机制

水稻叶片接种3d后，水稻细菌性条斑病菌开始在叶片上大量增殖；接种10d后，病菌数量开始保持相对的稳定，但感病品种上的菌量比抗病品种上的菌量在10倍左右，病斑在接种后第3d开始出现，接种10d以后，病斑在感病品种上能继续快速发展，而在抗病品种上开始受到抑制，通过对抗病和感病品种叶片上的气孔观测发现，感病品种的气孔密度和气孔长度一般都较抗病品种大，相关分析表明，气孔长度理发师品种抗性相关。接种后对PAL酶的活性测定结果表明，PAL酶的活性与品种抗性呈负相关关系。     

水稻白叶枯病菌诱导水稻悬浮细胞防卫基因表达的初步研究

 以感病品系沈农103及其携带Xa-4抗病基因的近等基因系CBB₄为材料(均由中国农科院作物所章琦研究员惠赠)。     

感染白叶枯病后水稻叶片光合同化物对病害的补偿作用

水稻抗白叶枯病品种ＩＲ２６和感病品种金刚３０在拔节期接种白叶枯病菌后，接种叶片净光合速率均下降，而与病叶相邻的健叶的净光合速率则明显增加，在穗期，ＩＲ２６接种叶片的＾１４Ｃ同化物累积率和运输到穗的百分率均高于金刚３０；ＩＲ２６与病叶相邻的健叶，＾１４Ｃ同化物输向接种病叶和穗的百分率高于金刚３０。这表明抗病品种ＩＲ２６接种病叶和健康叶片光合同化物对病菌侵染和产量损失的补偿作用较强，相反，金刚３０则不     

水稻品种对稻瘟病菌慢瘟抗性的研究

1985—1987年,以HA-4、Ba-90-2、红突31、HA84494、1952、V/38、837及早选4号为供试品种,研究了水稻品种的慢瘟抗性。结果表明,病斑大小、单位病斑的产孢量、最终百分病叶面积及病害进展曲线下的面积是慢瘟抗性的4个有效组分。4个组分问彼此高度相关(r=0.8082-0.9741)。就4个慢瘟组分对8个品种作聚类分析,可将供试品种划为8类。HA-4、Ba-90-2、红突31、HA84494及1952为慢瘟品种,V/38为中慢品种,837及早选4号为速瘟品种。以ZC_(15)为代表菌研究的慢瘟品种,对ZC_(13)、ZE_3、ZF_1及ZG_1 4个生理小种呈类似的慢瘟反应,在田间自然诱发试验里,也皆表现为抗病。室内外慢瘟性研究结果高度相关(r=0.9972)。     

水稻白叶枯病菌不亲和小种对水稻的诱导抗性和PR蛋白的初步研究

 水稻白叶枯病是水稻三大病害之一。近年来水稻白叶枯病分子遗传学方面取得了一些进展,但寄主水稻感抗机制的了解仍很有限。     

水稻白叶枯病菌毒素对水稻不育系珍汕97A的专化毒性

 采用乙酸乙酯法提取对珍汕97不育胞质具有专化毒性的白叶枯病菌AH28、GX50和非专化毒性的OS14菌株的毒素。以不同浓度的毒素处理珍汕97不育系和保持系的种子或幼苗,可引起水稻叶片褪绿和细胞坏死,产生与接种病菌相似的症状,在蚕豆叶片上形成过敏性坏死斑;毒素可导致水稻幼苗萎蔫、胚根胚芽生长受抑和根冠细胞死亡;毒素的毒性与毒素浓度和产毒素菌株的致病力成正比;专化性毒素AT对珍汕97不育系的毒害程度显著高于对保持系的毒害。     

杂交稻稻瘟菌致病菌系的组成及其变化

对四川省大面积主栽杂交稻组合汕优６３、汕优２号上的稻瘟病菌进行生理小种测定的结果表明，致病菌系由多个生理小种群组成，其中以ＺＢ、ＺＣ群小种为主。用不同生理小种的菌株接种汕优２号和汕优６３的结果表明：ＺＢ群小种对汕优２号的致病频率最高，为１００％，而不同生理小种群对汕优６３的致病频率无显著差异，平均为７５％。致使这两个杂交稻组合丧失抗性的菌株来自四川省发病多年的常规稻、雄性不育系和早熟杂交稻组合。四