速递

<正>水稻SPL5基因在抗病应答中可起负调控作用Rice杂志最新研究表明,水稻SPL5(spotted leaf 5)突变体能自发产生类似超敏反应(hypersensitive response,HR)的细胞坏死斑(lesion),并显著增强对病原菌的抗性,说明SPL5基因在细胞死亡和抗病应答中起负调控的作用,但是SPL5介导的调控途径及其分子机制尚不清楚。该实验结果给SPL5基因调控机制提出了一个可能的模型:SPL5基因负调控转录因子Os WRKY14的表达,通过Os WRKY14介导水稻     

3个水稻类病变基因的逆境胁迫及激素响应特征

水稻中已克隆出十几个控制类病变(lesion mimic,LM)性状的基因,其中以SPL(spotted leaf)命名的基因如Os SPL7、Os SPL11、Os SPL28分别编码不同功能的蛋白质。本研究首先分析Os SPL7、Os SPL11和Os SPL28启动子序列,发现均含有大量应答激素和逆境的顺式作用元件,并采用实时定量PCR检测这3个Os SPL基因在水稻不同部位的表达情况,以及逆境和激素等不同处理对它们在转录水平表达的影响。结果表明:Os SPL7、Os SPL11和Os SPL28在不同时期水稻组织中没有明显的时空差异表达;低温、盐、干旱胁迫和ABA、ACC、JA、SA四种激素在转录水平调控Os SPL7、Os SPL11和Os SPL28表达,其中Os SPL7表达受低温、干旱、ACC和JA抑制而受ABA、SA诱导,Os SPL11表达受低温、干旱和JA抑制而受SA显著诱导,Os SPL28表达受到JA强烈抑制而对低温不敏感。研究结果可为进一步研究激素和非生物胁迫调控植物类病变发生的作用机制提供线索。     

OsSAMS1在水稻稻瘟病抗性中的功能研究

稻瘟病是水稻最重要的病害之一,对农业生产造成巨大的经济损失。研究表明,水稻中S-腺苷-L-甲硫氨酸合成酶OsSAMS1参与了水稻衰老相关的进程,我们实验室前期利用转录组测序分析发现, OsSAMS1基因的表达水平受稻瘟病菌诱导后明显提高。然而, OsSAMS1是否参与水稻的免疫反应,尚未明确。基于此,本研究选取野生型ZH11为背景材料,通过构建OsSAMS1基因敲除突变体来探究该基因在水稻抗病中的功能。结果表明, OsSAMS1主要在水稻叶片中表达;且其表达明显受稻瘟病菌侵染所诱导。亚细胞定位结果显示,OsSAMS1在细胞膜、细胞质和细胞核内均有表达。通过接种稻瘟病菌发现,与对照相比,2个等位敲除突变体ossams1-1和ossams1-2均表现为更加感病,且体内病程相关基因的表达也明显更低,同时突变体中乙烯合成相关基因的表达也受到明显抑制。综上所述,OsSAMS1参与了水稻的免疫反应,且正调控水稻稻瘟病的抗性。本研究为深入揭示OsSAMS1在稻瘟病免疫反应的分子机理奠定了基础,并为稻瘟病抗病育种研究提供了基因资源。     

水稻第11染色体抗稻瘟病基因研究进展

随着稻瘟病抗性基因的不断发掘与分离克隆,抗病基因在水稻基因组遗传图谱和物理图谱的分布及不同类型抗病基因的结构特点逐渐明了。目前鉴定的水稻抗稻瘟病基因主要分布在除第3染色体以外的其余染色体上,其中第11染色体上分布的稻瘟病抗性基因数目至少有24个。此文概述了水稻抗瘟病基因在基因组的分布和抗性基因的结构特点,重点介绍了水稻基因组第11染色体稻瘟病抗性基因的定位、克隆以及抗病基因类似物和抗性基因在该染色体上的分布特点,并对稻瘟病抗性基因在水稻育种中的应用提出了展望。     

水稻稻瘟病抗性基因的定位、克隆及育种应用研究进展

稻瘟病是一种世界性的水稻病害,抗病品种的培育和种植是控制该病害最为经济有效的方法,而抗病基因的发掘与利用则是抗病育种的基础和核心。本研究就稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种应用情况进行了概述,介绍了稻瘟病广谱抗原和抗病基因、隐性抗病基因研究的最新进展,指出近一半的抗病基因是通过F2分离群体鉴定的,目前已定位的稻瘟病主效抗病基因超过86个,微效基因约350个,应用图位克隆等方法,20个稻瘟病主效抗病基因和2个微效基因已从不同的水稻品种中被克隆。这些基因的定位和克隆是有效开展稻瘟病抗性分子育种的基础。最后,结合笔者从事水稻稻瘟病抗性遗传的工作实践对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行了分析和展望,相信随着越来越多各类型抗性基因的生产应用,稻瘟病对水稻的危害最终能得到有效的控制。     

分子标记辅助选育抗稻瘟病水稻新品种‘铁粳16’

稻瘟病是对水稻生产威胁最大的真菌病害,选育抗病水稻品种是防控该病最经济有效的途径。研究表明,聚合多个抗病基因可提高品种的抗性、拓宽抗谱。本研究以携带抗稻瘟病基因Pib的‘辽粳9234’和携带抗稻瘟病基因Pita的‘铁粳7号’为亲本,利用常规育种技术与分子标记辅助育种技术相结合从后代中鉴定到聚合抗稻瘟病基因Pita和Pib的后代。通过连续3年生产试验和米质分析,鉴定到1个同时具有抗稻瘟病基因Pita和Pib的稳定株系A-3,通过辽宁省水稻品种审定,命名为‘铁粳16’。人工接种结果表明‘铁粳16’较其亲本抗谱宽、抗性强。研究结果证实聚合Pita和Pib可提高水稻品种对稻瘟病的抗性,可为抗病基因聚合育种提供参考。     

水稻稻瘟病抗性基因定位、克隆及应用

稻瘟病是水稻生产中最严重的病害之一,严重影响水稻的产量和品质,由于稻瘟菌小种的变异快,垂直抗性基因难以持续控制稻瘟病的危害,因此,定位和克隆广谱持久的稻瘟病抗性基因,揭示其作用的分子机理,结合分子育种技术培育高产优质多抗的水稻新品种将是今后解决稻瘟病抗性育种最有效的途径.本文综述了水稻和稻瘟病菌之间的互作,稻瘟病抗性的分子机制,稻瘟病抗性基因定位,目前已经定位了73个稻瘟病质量抗性基因,其中9个稻瘟病抗性基因已经被克隆并进行了深入的研究,此外定位了至少11个QTL以及稻瘟病抗性基因克隆和功能分析,及其在水稻抗病育种中的应用.     

水稻抗稻瘟病基因Pi-k~h的分子检测

水稻稻瘟病抗性基因Pi-kh对不同地区的稻瘟病菌表现出较广谱的抗性,被广泛应用于水稻抗稻瘟病育种。为明确稻瘟病抗病基因Pi-kh在水稻新品系中的基因型及分布情况,以期为水稻新品种选育提供抗性亲本,利用稻瘟病抗病基因Pi-kh的功能标记对184份水稻新品系进行分子标记检测分析。结果表明,在184份材料中,含抗病基因Pi-kh的材料106份,其中86份为基因型纯合体,20份为基因型杂合体,二者所占比例为65.76%。这些材料为培育抗稻瘟病优良水稻品种提供了抗病基因。研究结果可为水稻抗稻瘟病的分子标记辅助育种提供帮助。     

稻瘟病抗性基因在主要育种亲本中的分布研究

稻瘟病是由稻瘟病菌引起的具有广泛性和毁灭性的水稻病害。目前通过抗病亲本杂交聚合培育持久广谱的稻瘟病抗性品种是水稻稻瘟病防治最经济环保的途径,而利用分子标记辅助选择技术对水稻育种亲本抗性基因分布的研究是分子辅助聚合育种的基础。本研究以36个育种亲本为实验材料,进行苗瘟和穗颈瘟鉴定,结合特异性分子标记Pid3、Pita、Pikm、Pib、Piz,研究这些育种亲本的稻瘟病抗性基因的分布情况。同时,对恢复系材料蜀恢498的抗稻瘟病基因Pita和Pikm扩增测序并进行同源序列比对分析,初步在分子水平分析抗病基因与抗病表型的关系。     

水稻材料IR65482抗稻瘟病基因鉴定与定位

水稻材料IR65482对不同地区的稻瘟菌小种具有广谱抗性,已知其第6号染色体上具有一个抗稻瘟病病基因Pi40(t)。本研究应用极端分离混合池重测序策略,对IR65482抗稻瘟病基因进行鉴定,并在其第11号染色体上鉴定到另一个抗稻瘟病基因。进一步利用IR65482与日本晴配置的F2群体进行基因定位,将IR65482抗稻瘟病基因定位在水稻第11染色体末端InDel标记OSL3-2和OSL3-5之间约425 kb的区间。本研究结果对利用IR65482开展水稻抗稻瘟病育种具有指导意义,也为后续克隆IR65482的抗病基因提供了理论依据。     

抗病基因Pi-ta和Ptr的共进化特征及其显性功能分子标记开发

稻瘟病是威胁水稻产区最严重的病害之一,选择合适的抗病基因培育抗病品种是控制稻瘟病最经济有效的措施。已克隆的两个重要抗稻瘟病基因,Pi-ta和Ptr,不仅共同定位在水稻第12号染色体着丝粒附近,而且两者的抗病功能密切相关。本研究通过对Pi-ta基因染色体区段的微共线性分析,发现该区段在稻属染色体多倍化及重塑进程中进化模式非常保守。其次,针对Pi-ta和Ptr基因序列变异位点,设计了新的显性功能性分子标记,根据PCR产物电泳条带的有无,即可快速鉴定水稻品种中Pi-ta和Ptr的抗感病基因型。应用此标记对18份江苏省近年来主栽水稻品种进行鉴定,结果表明Pi-ta和Ptr抗病等位基因在供试品种中共存在频率较高(14/18),且在水稻个体中表现稳定,可有效预防多种稻瘟病菌的侵染,应继续加强基因监测,以防丢失。本研究有助于解析水稻及其近缘物种的抗病机制以及提高抗病品种选育效率,对防治稻瘟病菌侵害和保证水稻产量及安全具有一定的现实意义。     

转基因改良水稻抗稻瘟病的策略及其进展

利用转基因技术是改良水稻稻瘟病抗性的有效途径。已有研究证实通过某些抗病基因、抗真菌蛋白基因、杀菌肽基因的转基因,可以培育出获得对稻瘟病广谱抗性的水稻品种。本文就以上几个方面的进展评述了水稻稻瘟病抗性的分子改良策略。     

计算机模糊聚类综合评价品种抗病性

对25个主要水稻材料用11个稻瘟病主要小种进行抗病性鉴定，将鉴定结果采用模糊聚类分析，得出含抗病基因丰富的品种，用于抗病育种和指导生产。     

利用MAS技术改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性

为了改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性,本研究以75-1-127(Pi9)、谷梅2号(Pi25)、谷梅4号(Pigm)、天津野生稻(Pi2-1和Pi51(t))、湘资3150(Pi47和Pi48)和魔王谷(Pi49)共6个广谱抗稻瘟病水稻品种为供体亲本,通过分子标记辅助选择育种技术,将稻瘟病抗性基因回交导入C815S。结果表明:改良的6个BC3F1群体除每穗粒数较轮回亲本极显著增加外,其他性状均与轮回亲本保持一致。利用稻瘟病菌株110-2和CHL506对BC3F2改良株系接种鉴定,发现导入了抗病基因的单株抗性增强,表明抗病基因已成功导入到受体亲本中并稳定表达,证实本研究中分子标记辅助选择抗稻瘟病基因是有效的。改良的系列两用核不育系,一方面可用于配制稻瘟病抗性增强的两系法杂交稻新组合,另一方面为进一步培育聚合多个抗稻瘟病基因的不育系提供了材料基础。     

水稻抗稻瘟病基因Pi47的精细定位和候选基因分析

不断挖掘和克隆抗稻瘟病新基因, 是解析水稻抗病分子遗传机制和培育抗稻瘟病新品种的重要基础。Pi47是笔者从广谱、持久抗稻瘟病湖南地方品种湘资3150中鉴定的稻瘟病抗性基因, 前期研究将其初步定位于第11染色体标记RM224和RM5926间。本研究利用3个Pi47单基因系与感病亲本CO39杂交F₂群体1687个感病单株对Pi47精细定位, 利用6个STS标记对3个单基因系进行背景分析, 采用生物信息学方法进行了候选基因分析。结果表明, Pi47被精细定位于CAPS标记S32与K33间0.24 cM区域的171.2 kb物理区间内, 背景分析将Pi47进一步缩小至SC12和K33间67.8 kb的区间内; 该区间含有8个结构基因, 其中2个编码NBS-LRR抗病类似蛋白, 为Pi47的候选功能基因。稻瘟菌抗谱比较分析发现, Pi47单基因系与其定位区间内4个Pik位点的等位基因Pik、Pikm、Pikh和Pikp的近等基因系抗谱不同。这些结果为进一步克隆Pi47和利用其进行分子标记辅助选择培育抗稻瘟病水稻新品种奠定了基础。     

水稻种质资源稻瘟病抗性全基因组关联分析

稻瘟病是一种对全球水稻生产威胁极大的真菌性病害,鉴定抗稻瘟病基因并将其导入到现有感病品种改良品种的抗性是控制这种病害的有效途径。本研究利用5个稻瘟病菌株鉴定了212份籼稻和235份粳稻种质资源的苗瘟抗性,分别筛选到8个和12个抗全部5个菌株的籼稻和粳稻种质材料。采用全基因组关联分析在籼粳混合群体、籼稻和粳稻种质资源中共定位到43个影响水稻苗瘟抗性的QTL,抗GD00-193、GD08-T19、GD17-CQ16、HB1708和HLJ13-856菌株的QTL分别为9、4、14、14和2个。其中, 12个抗病QTL仅在籼稻亚群中检测到, 7个仅粳稻亚群中检测到,1个为籼粳2个亚群共同检测到,说明籼稻抗稻瘟病总体好于粳稻,而且稻瘟病抗性存在明显的籼粳分化。同时影响水稻对2个及2个以上菌株的抗性或在2个及2个以上群体中同时被定位到的QTL共计11个,利用候选区间关联分析和单倍型分析鉴定到23个抗病候选基因,不同抗病候选基因在籼、粳群体中的分布频率不同。研究结果为水稻品种稻瘟病抗性分子改良提供种质资源和有利基因信息及不同抗病基因的育种利用策略。     

空间诱变水稻品系T2的稻瘟病抗性分析及抗病基因定位

为了弄清水稻空间诱变稻瘟病抗性变异遗传机理,以一个空间诱变抗稻瘟病突变体T2为研究对象,采取抗谱测定,遗传分析及基因定位等方法,结果发现:2013年晚造T2抗谱达到90.6%,高于部分广东主栽品种;遗传分析表明,其对GD0193的抗性由1个显性主效基因控制,暂命名为PiTH;并通过SSR和InDel标记将该基因定位于水稻11号染色体SSR标记T5与InDel标记K10之间约1.63cM的遗传区域内。目前,该位点包含Pik抗病基因簇,因抗性差异,PiTH可能为该位点一新基因。     

水稻OsAAA1基因启动子的分离与克隆

水稻稻瘟病抗性新基因OsAAA1是一种诱导型的广谱抗病基因,但OsAAA1的表达模式及调控机理未知。为了研究OsAAA1的表达模式及调控机理,通过对OsAAA1启动子序列的生物信息学分析,克隆了3个OsAAA1启动子区域的缺失体,将上述缺失体转入植物双元表达载体DX2181G中。通过菌落PCR、质粒PCR检测和质粒DNA酶切鉴定并测序确认,结果表明以上3个启动子系列缺失载体构建成功。为进一步研究OsAAA1启动子的表达模式及该基因的调控机理提供了参考依据。     

河南粳稻抗稻瘟病基因Pi9、Pita和Piz-t的分子检测

为明确Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病主效基因在河南水稻新品系的分布状况。本研究对2015年河南省沿黄粳稻品种筛选试验的21份水稻新品系进行Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病基因的分子鉴定。结果表明,21个检测品系中有9个含有Pi9抗性等位基因,5个含有Pita抗性等位基因,11个含有Piz-t抗性等位基因;只有一个品系汴粳3号携带3个基因的抗性等位基因,菡科18、新丰1768、豫农粳13号、圣稻070、信粳1787、郑稻23和光灿8号7个材料携带两个基因的抗性等位基因。Pi9和Piz-t基因在河南水稻稻瘟病育种中利用较为广泛,Pita利用较少,今后河南水稻育种应加强广谱稻瘟病抗性基因的聚合育种和综合利用。     

耐高温抗稻瘟病水稻新材料14-4606与14-4625的创制

稻瘟病是威胁四川乃至全国水稻生产最重要的病害之一,高温热害是影响中国水稻产量及其稳定性最重要的气象因素,因此,选育耐高温、抗稻瘟病水稻新材料对水稻持续稳产具有重要的意义。本研究采用辐射诱变技术、分子标记辅助选择和回交相结合的方法创制含2个抗稻瘟病基因Pi-d(t)1、Pi-d2的水稻抗稻瘟病新材料(14-4606,14-4625),这2个抗病新材料经过自然病圃鉴定,叶瘟1~3级,穗颈瘟3级,而亲本辐恢838叶瘟和穗颈瘟均为9级;在恢复力、耐高温能力上与亲本辐恢838相当。这两个抗病新材料的创制成功,为进一步改良抗稻瘟病恢复系和选育抗稻瘟病、耐高温的优良杂交稻组合奠定了坚实的基础。