中国水稻主产区白叶枯病菌致病型分析及近等基因系鉴别寄主的构建

【目的】分析中国不同稻区白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv. oryzae）致病型,建立近等基因系鉴别寄主,为白叶枯病菌群体结构田间实时准确监测、抗性品种应用以及抗病育种提供科学依据。【方法】利用中国鉴别寄主、IR24以及15个抗白叶枯病近等基因系等共21个鉴别寄主,采用人工剪叶接种方法,对2018—2021年采自广东、广西、海南、浙江、湖南、辽宁、云南共7个省（自治区）的954个单菌落分离菌株进行致病型测定,探明白叶枯病菌致病型种类、分布及毒性分化;基于测试菌株与15个近等基因系及IR24的抗感互作,应用主成分因子分析法,开展近等基因系与病菌互作的变量因子分析,构建白叶枯病菌致病型近等基因系鉴别寄主;基于抗病基因与测试菌株的抗感反应,分析抗病基因聚合效应。【结果】954个测试菌株在中国鉴别寄主上鉴定出11个致病型,包括SRRRR（I）、SSRRR（Ⅱ）、SSSRR（Ⅲ）、SSSSR（Ⅳ）、SSRRS（V）、SRSRR（Ⅵ）、SSSSS（Ⅸ）、SSSRS（新型1）、SRSRS（新型2）、SRSSS（新型3）以及SSRSS（新型4）,占测试菌株的比率分别为11.53％、4.82％、7.34％、6.18％、7.23％、1.05%、59.96％、1.57%、0.10%、0.10%、0.10%。Ⅸ型菌作为致病性最广的强毒菌系已上升为华南和长江中下游湖南和浙江稻区的优势致病型,西南稻区的云南以Ⅳ型菌为主,东北稻区的辽宁以I型菌为主。15个水稻抗白叶枯病近等基因系对954个菌株的抗感性分析结果表明,测试的15个近等基因系可分为5种类型,第Ⅰ类为高感基因系,包括IRBB1、IRBB2、IRBB10、IRBB11、IRBB4;第Ⅱ类为中感基因系,包括IRBB3、IRBB203、IRBB14;第Ⅲ类为中抗基因系,包括IRBB8、IRBB13;第Ⅳ类为抗病基因系,有IRBB21;第Ⅴ类为高抗基因系,包括IRBB5、IRBB7、CBB23、GDBB23;测试菌株中,出现可侵染抗病基因xa5的有42个、Xa7的有34个、Xa23的有31个。对以白叶枯病近等基因系为主的16个品种（系）与954个菌株组成的抗感互作变量数据矩阵进行因子分析,以解释总变量>85.0%为界,提取出8个主成分因子,组建了以近等基因系为主的10个品种(系)组成白叶枯病菌近等基因系鉴别寄主,按其对变量方差贡献大小,这些寄主分别为IRBB10（Xa10）、IRBB4（Xa4）、GDBB23（Xa23）、IRBB5（xa5）、IRBB7（Xa7）、IRBB21（Xa21）、IR24（Xa18）、IRBB13（xa13）、IRBB3（Xa3）、金刚30;新鉴别寄主可将954个测试菌株划分为55个致病型,对测试稻区的白叶枯病菌菌株表现出较好的鉴别力。基因聚合联合抗性分析表明,不同抗病基因聚合对病菌的抗性频率有一定的提升,不同抗病基因对测试菌株的抗性具有一定的互补性。【结论】监测稻区的白叶枯病菌系趋向多样化,毒性分化明显,强毒菌系Ⅸ型菌在部分稻区已上升为优势致病型,侵染xa5、Xa7及Xa23等广谱抗性基因的菌株有上升趋势;抗病基因聚合可拓宽品种对病原菌系的抗性谱,是培育广谱抗性品种的有效途径;近等基因系鉴别寄主的建立与应用可为白叶枯病发生流行的精准监测以及田间实时预警提供技术支撑。     

云南水稻白叶枯病生理小种初析及鉴别品种的筛选

 从云南省10个地州40个县市的水稻白叶枯病标本中分离纯化得到115个水稻白叶枯病菌株。利用已知抗性基因的近等基因系,在孕穗期应用剪叶法接种明确其生理小种。并筛选出一套鉴别品种IRBB1,IRBB3,IRBB4,IRBB5,IRBB7,IRBB13,IRBB14,IRBB18,IRBB21. 云南省的水稻白叶枯病菌小种组成复杂,有自身的特殊性。已鉴定出25个小种,暂定名为YN1～YN25. 优势生理小种为YN1,YN13,YN21,其中YN13分布于楚雄、玉溪、红河、丽江等4个地区共8县（市）,YN21分布于大理、红河等地区。云南的小种多样性分布可能与它的地理条件有关。     

云南高原粳稻区白叶枯病菌致病型鉴定及主栽品种抗性反应初析

 从云南高原粳稻区采集分离36份白叶枯病菌株，在包括初步选定的7个高原粳稻白叶枯病菌鉴别品种（毫糯扬、TN1、黄玉、珍珠矮、IR26、南粳33、金南风）在内的29个水稻品种上测定致病型，进一步明确了这7个鉴别品种的有效性。发现菌株与品种之间具有交叉互作反应，菌株与品种之间存在质的特异性互作关系;利用这套鉴别品种可将36个菌株划分为9个致病型，其中Ⅴ型菌为优势菌群，Ⅶ型菌为毒性菌群。云南高原粳稻区的主栽品种多数感病。稻种资源IRBB21（Xa-21）、扎昌龙（Xa-22t，Xa-24t）、IR1545-339(xa-5)对所有参试菌株均表现抗病，在云南高原粳稻育种中具有较好的利用价值。     

云南省旅游核心竞争能力识别及其培育

通过层次分析法、星空图分析法等定量分析方法的分析,云南旅游核心吸引力目前主要依赖于自然景观,人文景观和旅游业绩三大因素。云南未来旅游核心竞争能力的培育除了维持上述三大因素之外,要更注重管理和技术因素的引进和培育,否则会坐吃山空。     

西南地区水稻细菌性条斑病菌致病力的分化

以水稻品种IRBB4、IRBB5、IRBB14、IRBB18、IRBB21和IR24为鉴别品种,在孕穗期,采用针刺接种的方法,将水稻条斑病菌接种在水稻剑叶上,根据病菌与品种互作反应和亲和性的类型差异,将供试的75株条斑病菌菌株区分为13个小种群.大多数水稻条斑病菌株在鉴别品种上的互作反应表现为弱互作模式.云南、贵州、四川3省菌株小种组成的比较表明:以小种C9为目前3省的共同优势种群;云南省小种组成多样,所有的小种均有分布,贵州小种类型有6、9、11、13,四川小种类型有3、4、6、7、9、11、12、13,小种的分布受地理区域的影响.     

水稻白叶枯病局部和系统抗性的诱导

用同步诱导和系统诱导法研究了白叶枯病菌非亲和性小种诱导水稻产生的抗性反应,及对亲和性小种侵染的影响。结果表明:非亲和性小种JXOⅤ可诱导水稻IRBBXa4局部性抗性和系统性抗性的发生,诱导抗性的产生增强了水稻对亲和性小种JXOⅢ侵染的抵抗作用,遏制或缓解了亲和性小种JXOⅢ对水稻IRBBXa4的致病作用。JXOⅤ菌体组份及其培养滤液组份中含有激发子类物质,能诱导水稻IRBBXa4产生局部性抗病反应,此激发子类物质表现出热稳定性,且与harpin(HrpNEa)对水稻及烟草抗性诱导作用的特征类似。JXOⅤ中对水稻抗性的诱导物质仅在活菌与水稻IRBBXa4互作中表现出系统性抗性的诱导作用,而菌体组份及培养滤液组份不具有这种诱导作用。本文探讨了水稻白叶枯病抗性诱导物质可能的功能。     

Evaluation of the Pathotypes of Xanthomonas oryzae pv. oryzae and Preliminary Analysis of the Resistant Reactions of Main Japonica Rice in the Yunnan Plateau, China

The pathogenicity of 36 isolates of Xanthomonas oryzae pv. oryzae （Xoo）, which were collected from japonica rice varieties in the Yunnan Plateau, China, was evaluated. It was evaluated on 29 rice varieties including a set of seven varieties to identify pathogenicity, i.e., Haonuoyang, TN1, Kogyoku, Zhenzhu＇ai, IR26, Nanjing 33, and Kinmaze, which may be considered as a set of differential varieties for Xoo races from Yunnan japonica rice. The efficiency of the seven varieties was further confirmed. The results showed reversible and specific interactions between isolates and varieties. The isolates were classified into nine pathotypes from pathotyp Ⅰ to Ⅸ according to their pathogenic reactions on the seven rice varieties. The pathotype V was the epidemic, whereas pathogen Ⅶ was the most pathogenic. Most japonica varieties grown in the Yunnan Plateau were susceptible to Xoo. The rice lines IRBB21 （Xa-21）, Zhachanglong （Xa-22,, Xa- 24,）, and IR1545-339 （xa-5）, which were resistant to all the isolates tested, can be used as donors of resistant genes for bacterial blight in japonica rice breeding in the Yunnan Plateau.     

水稻转基因种质IRBB13（PXa13:GFP）感病及育性突变体的筛选及鉴定

 【目的】建立简便高效的水稻突变体筛选体系,为克隆参与调控水稻xa13/ Xa13表达以及xa13/Xa13介导的抗/感病和花粉发育信号途径的基因奠定基础。【方法】利用EMS化学诱变携带显性Xa13启动子驱动绿色荧光蛋白（GFP）基因的水稻转基因种质IRBB13（PXa13:GFP）,构建突变群体,分3个时期进行突变体筛选：幼苗期筛选根和芽中绿色荧光减弱或消失的突变体、成株期筛选回复感病表型的突变体和孕穗期筛选育性下降的突变体。【结果】室内检测代M2突变体株系3 000个,筛到幼根和幼芽荧光消失的突变体14个,根部荧光正常而芽无荧光的突变体9个。田间试验种植突变体株系3 000个,成株期接种PXO99初步筛到回复感病表型的突变体株系25个。孕穗期筛选到育性下降且花药中绿色荧光消失的突变体株系7个,其中,包含1个回复感病的突变体株系。【结论】建立了简便高效的筛选水稻突变体筛选体系,结合GFP表达模式异常的突变体、回复感病突变体以及育性下降的突变体分析可判断xa13/Xa13参与的水稻抗/感病与花粉发育这2条信号网络途径并不是完全独立的,而是存在一定程度的交叉。     

6个已克隆水稻白叶枯病抗性基因及其作用机理(综述)

水稻白叶枯病由Xanthomonas oryzae pv.oryzae( Xoo)致病菌引起,导致水稻减产甚至绝收.到目前为止,已有30多个白叶枯病抗性基因被发现,其中仅有Xa1,Xa21,Xa23,X3/Xa26,Xa27,xa5和xa13等基因被克隆.文章概述了其中6个(除Xa23)已克隆抗病基因的结构、表达产物及其作用机理的研究进展,指出该方面研究存在的问题,分析了原因.     

水稻抗白叶枯病恢复系的分子育种

利用4类粳型亲籼系与携带有2个恢复基因Rf3、Rf4和4个抗白叶枯病基因Xa4、xa5、xa13和Xa21的品系构建回交群体,应用与目标基因紧密连锁的以PCR为基础的分子标记进行辅助选择（MAS）．在BC1F1选择到2个恢复基因和4个抗白叶枯病基因全杂合的植株19个．在BC1F2对19个当选株系进行MAS,共选择到28株至少含有4个纯合目标基因的单株,其中3个单株在6个目标基因座位上均带有纯合目标基因型．测交结果表明,选取的2个具6个纯合目标基因的单株对野败型细胞质雄性不育系有良好的恢复力．     

水稻细菌性条斑病菌DNA多态性与致病性研究

利用６０个随机引物对来自我国不同稻区的水稻细菌性条斑病菌株基因组ＤＮＡ进行ＰＣＲ扩增,其中２０个引物均出现清晰和重复性的ＤＮＡ扩增片段,扩增片段大小在０．５ｋｂ至３．５ｋｂ;应用Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓ软件ＵＰＧＭＡ程序进行树状聚类分析,聚类结果表明,我国水稻细菌性条斑病菌具有明显的遗传分化,在遗传距离为０．３０时,供试菌株可划分为７个遗传相似组（谱系）。其中第１、第２和第５组为优势组群,分别由７、８、６个菌株组成。根据菌株在１２个已知基因品种上的抗感反应,将供试菌株分为１３个致病型,在遗传距离为０．５０水平上聚类归属于６个簇。菌株的致病类群与其ＤＮＡ的遗传变异具有弱相关性。     

云南省稻瘟病菌群体对稻瘟病抗性单基因系的致病性分析

稻瘟病是水稻生产最具毁灭性的病害之一,抗病品种的利用是控制该病最经济、有效和环保的措施。明确稻瘟病抗性基因的抗性水平,可有效指导抗病育种的开展。本研究利用24个以丽江新团黑谷为背景的稻瘟病抗性单基因系,对2007年至2010年采集自云南籼稻和粳稻区共379个稻瘟病菌株进行了致病性测定。结果表明,Pi9和Pi5可在籼稻和粳稻区使用;Pik-h、Pita-2、Piz-5、Pita和Piz基因只能在籼稻区使用;Piz-t和Pi20基因仅能在粳稻区使用。对2个基因的联合致病性系数、联合毒性系数和抗性互补系数分析表明,Pik/Pi7、Piz/Pi9和Pi1/Pikm等3对基因的组合可作为籼稻区的有效抗源组合;而Pi1/Pik-h、Pi5/Pi9和Pi9/Pi20等3对基因的组合可作为粳稻区的有效抗源组合。群体致病性分析表明,绝大部分的抗性基因在云南已经失效,需发掘新的抗源用于抗病育种。     

利用回交和MAS技术改良珍汕97B的白叶枯病抗性

以IRBB21为白叶枯抗病基因的供体亲本,珍汕97B为受体亲本,通过1次杂交、3次回交、1次自交,采用传统的回交育种和分子标记辅助选择技术相结合的方法获得了6个导入Xa21的珍汕97B导入系,其遗传背景恢复比例为92.8%-97.4%(平均为94.9%).     

根癌农杆菌介导的稻瘟病菌近等菌系的构建与初步应用*

 利用根癌农杆菌C58C1介导转化1株致病力极弱的野生型稻瘟病菌菌株CY2,成功地获得3000多个转化子,混合接种于携带25个不同抗病单基因的水稻近等基因系上,获得4株单胞致病突变体;继代培养和PCR检测表明,这些突变体均为T-DNA插入CY2的后代,而非自发突变或外源菌株污染。将4株突变体与实验室已保存的20株致病突变体分别回接水稻近等基因系,推断其携带的致病基因类型,结果表明突变体分别针对13个抗性单基因的18个单基因系发生了突变,其中针对Pi-a,Pik-s,Pi-sh单基因系表现出较高的侵染频率。由于这些突变体均来自同一个菌株,仅致病性存在差异,属于近等菌系,利用其分析出102个水稻品种中的34个品种的抗病基因组成,其中,抗病基因Pik-s,Pi-a,Pi-sh,Pi-19(t)分布频率较高,分别达70.59%,61.76%,52.94%和44.12%,且带有这类基因的糯稻品种多于杂交水稻。     

江西省稻瘟病菌的无毒基因分析

以30个水稻抗稻瘟病近等基因系或单基因系为材料,在水稻苗期接种,测定来自江西省水稻产区195个稻瘟病菌单孢菌株的致病性。结果表明,江西省稻瘟病菌群体含有29个与测试抗病基因相对应的无毒基因,但未检测到无毒基因Avr-a(2),其中60.00%菌株表现出强致病性。病菌群体对抗瘟基因Pi-zt,Pi-1(1),Pi-z5和Pi-k表现出较低的毒力频率,表明这些抗瘟基因在江西省可作抗源单独或聚会使用。2006-2008年江西省稻瘟病菌群体中分别出现了24,27,29个无毒基因,其中有24个无毒基因在各年份均有分布,Avr-a(1),Avr-a(2),Avr-i,Avr-ks(1),Avr-ks(2),Avr-ta,Avr-b,Avr-t,Avr-sh(2),Avr-km,Avr-ta(C),Avr-ta2,Avr-kp(C),Avr-b(C),Avr-3(1)和Avr-5(t)等16个无毒基因的出现频率均低于30%,提示在江西省内与之相对应的抗瘟基因在抗稻瘟病育种中应慎用。江西省稻瘟病菌单孢菌株无毒基因组合数目为0～18个,数字相对较小。     

Analysis of Resistant Spectrum to Rice Blast in Transgenic Rice Lines Introduced Lysozyme Gene from T4 Phage

The receptor cultivar Nan29 and thirty-six T5 rice lines derived from ten T0 generation transgen-ic plants harboring lysozyme gene were challenged in the greenhouse by inoculating 63 isolates belonging to 48races of Magnaporthe grisea from Yunnan Province. The transgenic rice lines exhibited resistance to morethan 72% of isolates inoculated in this experiment, and 38.1% (24 isolates) of them could infect the receptorcultivar Nan29. The results indicated that the transgenic rice lines possessed wide-spectrum resistance againstvarious rice blast races and the resistant spectrum of rice lines were different although some lines derived fromsame T0 plant. The transgenic rice lines exhibited also high resistance to leaf and neck blast in the disease fieldevaluation, but not all of resistant lines against leaf blast were resistant to neck blast.     

水稻抗白叶枯病基因在物理图谱上的锚定

到目前为止,经国际注册确认和期刊报道的水稻白叶枯病抗性基因共35个。已被定位的抗性基因有26个,即第1染色体上有2个,Xa29(t)和xa34(t);第3染色体上有Xa11;第4染色体上有6个,Xa1、Xa2、Xa12、Xa14、Xa25(t)、Xa31(t);第5染色体上有xa5;第6染色体上有3个,Xa7、Xa27(t)、xa33(t);第7染色体上有xa8;第8染色体上有xa13;第11染色体上有9个,Xa3/Xa26、Xa4、Xa10、Xa21、Xa22(t)、Xa23、Xa30(t)、Xa32(t)、Xa36(t);第12染色体上有2个,xa25、xa32(t)。Xa1、xa5、xa13、Xa21、Xa23、xa25、Xa26、Xa27已成功克隆。文中利用GRAMENE网站公布的抗白叶枯病基因的分子标记,在日本晴的测序图谱Gramene Annotated Nipponbare Sequence 2009上进行物理图谱锚定,将已定位的26个抗白叶枯病基因锚定在其物理图谱的26个位点上,为抗白叶枯病基因的基因克隆、分子标记辅助选择奠定了基础。     

鄂西南地区2012-2014年稻瘟病菌致病性变化分析

为研究鄂西南地区稻瘟病病菌的致病型,将2012-2014年采自鄂西南地区感病水稻并分离保存的136个菌株分别接种到7个中国鉴别品种和15个水稻抗稻瘟病单基因系品种上,以中国鉴别品种中的丽江新团黑谷为感病对照,基于7个中国鉴别品种的鉴定结果表明:136个菌株中有121个具有致病性,分属于ZA、ZB、ZC、ZE、ZF、ZG共6群11个生理小种,ZB为优势种群,但ZC频率逐年升高,到2014年与ZB势均力敌;ZB13为第一优势生理小种,ZC15和ZB15所占比例逐年升高.15个水稻抗稻瘟病菌单基因系的鉴定结果将121个菌株分为77个致病型,且不同年份分离的菌株致病力差异较大.90%以上菌株对含有Pib、Pit和Pi11抗病基因的水稻单基因系有致病力,而对含有Pi9和Pikh抗病基因的水稻单基因系的致病力较弱,不到10%.此结果可以为育种工作者及当地农业部门的品种布局提供参考.     

湖南稻瘟病菌生理小种的组成及其致病性

利用来自日本、国际水稻研究所(IRRI)和中国的10个稻瘟病菌单基因鉴别品种,将59个湖南稻瘟病菌株分别划分为20个生理小种,优势小种为H531.1、H511.1和H501.1,对抗性基因Pi–CO39、Pita、Pi3、Pi12、Pia具有致病性。各个稻区生理小种组成和优势小种存在差异,其中,湘东、湘中稻区稻瘟病菌生理小种多样性指数较高,优势小种的变化最为明显,说明这2个稻区的抗源基因正逐渐变得匮乏,甚至丧失。鉴别品种C101LAC(Pi1)和C101A51(Pi2)对59个湖南稻瘟病菌菌株抗性频率均为100.0%,说明这些抗性品种(基因)可作为湖南稻区稻瘟病的抗源材料(基因),Pi1、Pi2可直接作为分子标记辅助选择育种的供体抗源基因。品种关东51(Pik)、C105TTP–4L23(Pi4–b)和C101PKT(Pita)在湖南各稻区的抗性水平表现存在差异,可以作为选择性抗源材料(基因)加以应用。     

转溶菌酶基因水稻稻瘟病抗谱分析

 用来源于云南各地属于 4 8个稻瘟病菌 (Magnaporthegrisea)生理小种的 6 3个菌株 ,对受体品种南 2 9及其 10个T0 代转溶菌酶基因水稻植株繁衍的 36个T5代品系进行温室接种鉴定。结果表明 ,受体品种南 2 9对38.1%的菌株 (2 4个 )表现抗病 ,转基因品系对 72 %以上的菌株表现抗病 ,对稻瘟病的抗性比对照大幅度提高 ,证明溶菌酶基因对稻瘟病具有一定的广谱抗性 ;不同T0 代植株甚至同一植株繁衍的品系对稻瘟病的抗性并不相同。大田稻瘟病诱发鉴定结果证实 ,转基因水稻叶稻瘟和穗稻瘟抗性均比受体对照大幅度提高 ,但抗叶稻瘟的转基因品系不一定抗穗颈稻瘟 ,而抗穗颈稻瘟的品系一般高抗叶稻瘟