白叶枯病抗性基因Xa21、Xa4和Xa23的聚合及其效应分析

水稻白叶枯病（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）是由水稻黄单胞杆菌引起的细菌性病害，是世界水稻三大病害之一，常年给水稻生产造成不同程度的损失。水稻受害后，叶片枯萎，影响光合作用，千粒重降低，一般减产20%~30%^[1], 严重的可减产80%^[2], 甚至绝收^[3]。培育和种植抗病品种是从根本上控制白叶枯病的有效措施^[4~6]。但长期以来，我国利用的白叶枯病抗性具有专化性，抗性基因单一，加强了病菌的选择压，必然加速新的或原来处于劣势的病原菌小种变迁，使品种失去原有的抗性^[7]。Huang等（1997）曾将多个抗性基因聚合于同一个品种（系），提高了抗性，拓宽了抗谱，这是改良和延长品种抗性的一个有效措施^[8]。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa4、Xa23聚合及分子标记检测

本研究以含Xa23的水稻品种WBB1为亲本,分别与含Xa4的恢复系杂交,对后代进行白叶枯病菌系接种及SSR分子标记检测,进行Xa23和Xa4的聚合及Xa23显性程度观察,研究结果如下:1.含Xa23亲本与不同遗传背景品种杂交,F1代经鉴别菌系C1～C7及毒力强的P6接种,表现抗谱广.2.利用SSR标记RM206进行Xa23和Xa4杂交聚合的检测,RM206与Xa23紧密连锁且共分离,在亲本间存在多态性,在后代选择中准确性好.桂99×WBB1、R402×WBB1和IR30×WBB1的F2群体中的准确率分别达到了97%、96%和98%.这说明利用SSR标记RM206对白叶枯病抗性基因Xa23进行分子辅助选择育种是切实可行的.3.Xa23与Xa4聚合体比含Xa4的恢复系对白叶枯病的抗性有很大的提高,经C1～C7菌系接种,病斑普遍在1 cm以下,抗性水平达到高抗水平.     

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。     

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。     

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。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa7和Xa23资源的分子标记分析

水稻的白叶枯病抗性基因资源分析是抗病育种的重要工作。本研究利用与广谱持久抗性基因Xa7和Xa23紧密连锁的分子标记对水稻种质资源进行分析,并接种白叶枯病Ⅳ型菌进行田间抗性分析。结果显示,有32份资源携带Xa23,仅有2份资源携带Xa7,其中来自广东省内的资源分别为28份和1份;抗性达到中抗及以上的资源有47份。本研究为水稻抗白叶枯病基因资源的利用提供了依据。     

水稻抗白叶枯病基因Xa21转基因水稻及其杂交稻研究

用基因枪转基因技术将高抗白叶枯病的Xa21基因导入中国三系杂交稻恢复系(明恢63)和保持系(皖B)中，获得转基因水稻系，其中4个株系只含有Xa21基因，不含选择标记潮霉素抗性基因hph。筛选抗白叶枯病转基因纯合系，在田间种植6代，用PCR检测证明，Xa21基因能稳定遗传表达。用转基因水稻配制两系杂交稻，杂交组合F1含有Xa21基因     

水稻抗白叶枯病基因Xa7荧光分子标记开发与育种应用

本研究利用含有抗白叶枯病基因Xa7的水稻品种'IRBB7'与9个感病水稻品种进行序列比对,在Xa7基因位点附近寻找碱基差异,结合PARMS (Penta-primer amplification refractory mutation system)技术,开发了与Xa7基因紧密连锁的荧光分子标记PM-Xa7,并利用该标...     

水稻抗白叶枯病基因Xa23分子标记的优化和验证

本研究对抗稻白叶枯病基因Xa23的标记03STS1进行改良和优化,设计分子标记命名为M-Xa23。以72个水稻亲本以及含抗性基因Xa23的CBB23与感病恢复系金刚30杂交的F2代分离群体为材料,并用白叶枯病Ⅶ型菌接种,结合抗病表型和标记结果,分析了M-Xa23的特异性和标记选择的准确性。实验结果表明:M-Xa23在抗病品种CBB23中扩增出200bp的特性条带,在其它71个水稻亲本中扩增出346bp的条带。144株F2分离群体中,109株表现抗病,35株表现感病,与标记M-Xa23检测的F2群体的基因型完全吻合,结果证明标记M-Xa23特异性强,能准确用于抗病基因Xa23的辅助选择。     

分子标记辅助选择Xa23基因培育杂交稻抗白叶枯病恢复系

水稻抗白叶枯病新基因Xa23抗谱广、抗性强,被定位在第11染色体上。以携带抗白叶枯病基因Xa23的抗病品系CBB23为抗源,以优良杂交稻亲本9311和1826为受体材料,采用杂交和复交,在分离群体中利用与Xa23紧密连锁的EST标记C189进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,获得160份目标基因纯合且农艺性状稳定的株系。使用鉴别菌系P6,采用人工剪叶接种法,在苗期和孕穗期对21份重点株系进行了抗性鉴定,所有株系在苗期和孕穗期都表现抗病。同时对3个不育系与其中5个株系配制的15个杂交组合进行了抗性鉴定,所有组合在苗期表现抗或中抗,在孕穗期表现抗。对其中6个杂交组合进行了品比试验,2个组合产量略低于对照两优培九,其余4个组合的产量均高于两优培九,用于测配的3个株系C6201、C6271和C6351有望作为杂交稻恢复系在生产中应用。研究表明在育种进程中利用与Xa23基因紧密连锁的分子标记C189开展抗白叶枯病分子标记辅助育种是一种有效的途径。     

分子标记辅助选择Xa23基因改良杂交稻亲本的白叶枯病抗性

白叶枯病是世界上影响水稻产量最严重的病害之一,本研究利用携有目前已知的、抗谱最广和抗性最强的显性基因Xa23的水稻材料CBB23作为基因供体,以感白叶枯病的杂交水稻的3个骨干亲本培矮64S、明恢86和C418作为受体,采用杂交和复交,在分离群体中利用与Xa23紧密连锁的SSR标记RM206进行分子标记辅助选择。通过分子标记检测、田间抗性鉴定和农艺性状选择,BC3F3株系中获得Xa23基因纯合且农艺性状稳定的培矮64S、明恢86和C418。获得的恢复系或不育系及配制的杂交组合在田间对我国7个以及菲律宾P1和P6白叶枯病生理小种都具有抗性。     

水稻抗病基因聚合育种研究进展

近年来随着越来越多的水稻新基因被发现、定位与克隆以及现代分子生物技术的不断发展,水稻分子育种工作也取得了很大的进展。笔者主要就水稻稻瘟病、白叶枯病、纹枯病和条纹叶枯病的抗性基因聚合育种的研究情况进行综述,并对一些使用转基因手段进行多基因抗病育种进行了总结。     

水稻抗白叶枯病基因Xa14的遗传定位

Xa14是一个高抗菲律宾白叶枯病生理小种5的显性基因,Taura等将它定位在水稻第4染色体长臂末端。本研究利用中国国家基因中心的水稻第4染色体测序结果,用SSR标记对Xa14进行遗传定位,为进一步用图位克隆法克隆该基因奠定基础。利用775株IRBB14/IR24 F₂中的145株高感群体,将基因Xa14限定在SSR标记HZR970-8和HZR988-1之间的区间,与两个分子标记的距离各为0.34 cM,并找到了在该群体中与基因共分离的HZR645-4、HZR669-2、HZR669-5和HZR669-7四个SSR标记。利用763株IRBB14/珍珠矮F₂中158株高感群体,将基因Xa14限定在分子标记HZR648-5与RM280之间的区段,找到了一个与基因紧密连锁的SSR标记HZR648-5,与基因的距离为1.90 cM。将两个F₂群体的定位结果进行整合,表明Xa14位于分子标记HZR970-8和HZR988-1之间的3个BAC克隆上,并与这两个标记紧密连锁。     

水稻抗白叶枯病基因Xa23的PCR分子标记定位及辅助选择

用Xa23的近等基因系CBB23及其感病轮回亲本JG30构建了包含2562个单株的F2作图群体.通过分析571个感病单株,找到2个新的与Xa23基因连锁的SSR标记RM187和RM206,它们与Xa23之间的遗传图距分别为7.1 cM和1.9 cM.通过筛选1200个RAPD引物,获得2个与Xa23基因连锁的RAPD标记RpdH5和RpdS1184,与Xa23之间的遗传图距分别为7.0 cM和7.6 cM     

利用Bt基因和Xa21基因转化获得抗螟虫、白叶枯病的转基因水稻

利用水稻的愈伤组织作受体, 采用PIG基因枪法, 首先成功地将Bt基因[cryIA(b)]连同抗除草剂bar基因导入栽培水稻品种中国91, 选育出纯合稳定的株系T91系. 然后将T91系与黄淮区主栽品种豫粳6号杂交, 并辅以标记基因选择, 选育出纯合稳定、综合性状优良的转Bt基因株系C48. 利用农杆菌介导的转化系统将Xa21基因转入C48, 根据标记     

分子标记辅助选择聚合Xa23、Stvb-i、Pi-13种抗病基因的研究

为了选育抗多种病害的水稻新品种,保证水稻的稳产高产,利用分子标记辅助选择技术,对378份通过常规育种技术与花药培养相结合培育的聚合Xa23、Stvb-i、Pi-1抗病基因的花培后代进行试验研究。结果表明:分子标记辅助选择可快速实现Xa23、Pi-1与Stvb-i抗3种病害基因的聚合,经PCR检测与抗病鉴定,培育出10份抗性遗传稳定、表达高效的粳稻新种质资源。在利用分子标记辅助选择基因型的同时,仍然需要与传统的人工抗病鉴定的表现型结果相结合,才能保证选择的准确率高。     

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。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa7候选基因的实时荧光定量表达分析

水稻白叶枯病抗性基因Xa7精细定位的区域包括三个与抗性相关的候选基因。为研究这三个候选基因在水稻抗性反应中的作用,本研究利用水稻白叶枯黄单胞菌SCB4-1(Ⅳ型菌)接种分别在20℃、26℃和32℃条件下栽培的感病品种IR24及其含有Xa7基因的近等基因系IRBB7,采集接种前0d(对照),及接种后0.5d、1d、2d、3d、4d、5d和6d的叶片,通过实时荧光定量PCR技术,研究在不同温度条件下Xa7三个候选基因(CG-XA7-1、CG-XA7-2、CG-XA7-3)在IRBB7和IR24中的表达情况。研究结果表明,在20℃条件下,CG-XA7-1和CG-XA7-2在IRBB7的表达量比IR24的低,CG-XA7-3的个别时间点在IRBB7的表达量比IR24的高,但并不显著;在26℃和32℃条件下,三个候选基因在IRBB7的表达量比IR24的高。对于抗病品种IRBB7,三个候选基因在26℃时的相对表达量比在20℃和32℃的高;对于感病品种IR24,三个候选基因在20℃时的相对表达量比在26℃和32℃的高。根据白叶枯病的发生适宜气温为25～30℃,而20℃以下和33℃以上该病发生受抑制的特点,测试的三个候选基因的表达量与水稻白叶枯病抗性有较高的相关性,可能在白叶枯病抗性反应中发挥一定的作用。