水稻主要抗瘟基因对福建稻瘟菌群体的抗性分析

用1995～2003年间在福建省水稻产区采集的稻瘟菌代表菌系的108个分离菌,它们在CO39近等基因系上测定被划分为30个毒性类型,用它们在30个水稻抗稻瘟病近等基因系或单基因系品种上进行抗病性测定.结果表明水稻抗稻瘟病基因Pi-kh抗性最强,抗性频率高达98.15%,Pi-1和Pi-9(t)也具有较高的抗性频率,是较好的抗源;对2个和3个Pi基因的联合抗性频率的分析,发现一些联合抗性频率极高,甚至有达到100%的组合,表明抗瘟育种采用多个Pi基因聚合,易于获得抗性强的品种.根据抗病基因与供试菌株互作的亲和性,对供试30个Pi基因可能的系统关系分析得到的初步信息可为抗病基因的聚合与布局策略提供参考.     

稻瘟菌TAC文库的构建与评价

 本文构建了一个包含16 128个克隆的稻瘟菌基因组的TAC文库,74%的克隆含有外源插入片段,其插入片段大小平均为59 kb,该库相当于稻瘟菌基因组的18倍。本文并对文库的代表性进行了评价,采用3个单拷贝的标记作为探针筛库,分别得到16,17和16个阳性克隆,这与估算的该库的覆盖率是一致的;从MH 18S1为探针所筛选的阳性克隆中,随机挑取8个并对其限制性酶切图谱进行分析,结果表明:其组成的重叠群跨度为153 kb,未发现嵌合和缺失现象。以上结果表明,此TAC文库适合用于稻瘟菌基因组的分析。     

水稻主要抗瘟基因对福建稻瘟菌群体的抗性分析

 用1995-2003年间在福建省水稻产区采集的稻瘟菌代表菌系的108个分离菌,它们在CO39近等基因系上测定被划分为30个毒性类型,用它们在30个水稻抗稻瘟病近等基因系或单基因系品种上进行抗病性测定。结果表明水稻抗稻瘟病基因Pi-k^h抗性最强,抗性频率高达98.15%,Pi-1和Pi-9(t)也具有较高的抗性频率,是较好的抗源;对2个和3个Pi基因的联合抗性频率的分析,发现一些联合抗性频率极高,甚至有达到100%的组合,表明抗瘟育种采用多个Pi基因聚合,易于获得抗性强的品种。根据抗病基因与供试菌株互作的亲和性,对供试30个Pi基因可能的系统关系分析得到的初步信息可为抗病基因的聚合与布局策略提供参考。     

贵州省稻瘟病菌对稻瘟灵的抗药性测定

 对来自贵州省20个县(市)200余份稻瘟病标样上的146个单孢菌株采用生长速率法测定了稻瘟病菌对稻瘟灵的抗药性。结果表明,贵州省主要稻区都有抗稻瘟灵菌株出现,但大部分抗性菌株的抗药性水平表现为低抗水平。黔东南、贵阳、遵义地区抗性菌株频率明显高于其它几个地区,抗性菌株频率分别为10.96%、9.59%和7.53%。     

稻瘟菌GP66激发子诱导的水稻膜脂过氧化及其保护酶活性变化

 以抗稻瘟病水稻近等基因系C101LAC及背景品系CO39为材料,研究稻瘟菌(Magnaporthe grisea)来源的GP66激发子诱导的水稻膜脂过氧化及保护酶活性变化.结果表明,激发子诱导非亲和性互作水稻超氧阴离子(O₂^·)积累和脂氧合酶(LOX)活性在早期明显高于亲和性互作水稻;O₂^·积累和LOX活性的升高进而导致了非亲和性互作水稻的膜脂过氧化,其相对电导率及丙二醛(MDA)含量出现的高峰期和强度也明显要早和高于亲和性互作水稻.超氧化物歧化酶(SOD)和过氧化氢酶(CAT)活性均趋于下降,不同亲和性互作水稻间的变化则不明显;非亲和性互作水稻过氧化物酶(POD)活性则在激发子诱导早期明显高于亲和性互作水稻,可能与其参与其它抗性有关.这些结果表明膜脂过氧化的发生是激发子诱导水稻抗性的主要生理机制之一.     

稻瘟菌诱导的稻叶脂氧合酶的纯化及部分氨基酸序列测定

 作者对已报道的稻瘟菌诱导稻叶脂氧合酶CM-LOX 1和CM-LOX 2的纯化方法作了进一步改进和完善。改进后的纯化方法可缩短该脂氧合酶的纯化时间,并提高纯化倍数。利用改进的方法,作者从20 g非亲和性稻瘟菌小种接种稻叶中获得了电泳纯的酶蛋白CM-L OX 1 133 μ g和CM-LOX 2 208μg。在此基础上,采用特异性的蛋白酶endoproteinase Lys-C和溴化氰对该酶蛋白进行了裂解,回收其肽段,得到了CM-LOX 1的3个不同肽段共30个氨基酸和CM-L OX 2的7个不同肽段共87个氨基酸的序列,为最终克隆这2个酶的基因奠定了基础。     

水稻-稻瘟菌(Magnaporthe grisea)相互作用的细胞生物学研究

 在植物一病原菌非亲和性互作中,病菌感染后寄主细胞中会发生一系列与植物抗病性相关的事件。这些事件在时间和空间上与寄主细胞坏死和病原菌的受抑制密切相关,因而人们推测这些事件在植物抗病性中具有重要的意义。     

稻瘟菌对水稻品种梅雨明的无毒性的遗传分析和分子标记

 将交配型为a、并对水稻品种梅雨明不致病的稻瘟菌菌株S1522与对该品种致病的、交配型为A的稻瘟菌菌株P131和S159杂交,分别获得了24和56个单子囊孢子后代。致病性测定结果表明:这些后代菌株在梅雨明上的致病个体与不致病个体的比例近等于1:1。由此推测:稻瘟菌对水稻品种梅雨明的无毒性是由1个基因控制的。进一步通过RAPD比较了致病后代与不致病后代的DNA多态型,获得了1个与该无毒基因连锁的、长度为1000 bp的RAPD标记,两者间的遗传距离为3.7cM。     

用“洋葱表皮法”观察稻瘟菌的各生长阶段

在研究化学药剂对真菌生长的抑制作用时,通常在玻片上测定分生孢子的萌发和附着胞的形成情况;利用玻璃纸片研究菌丝的侵入;采用固体培养基和斜面固体培养基来观察测定菌丝的发育和产孢量。在实践中,常根据不同的试验目的,组合使用其中的一种或几种方法。然而,这难以清楚了解真菌的生长全过程,且由于方法体系不同,试验结果难以比较。另外,上述方法有时显得太复杂,难以掌握。为了能在单一试验体系内观察稻瘟菌的生长过程,我们寻找了各种方法。     

福建稻瘟菌毒性类型组成及其对水稻几个Pi基因的毒性频率

 稻瘟病是福建省水稻生产中的重要病害之一,系统掌握稻瘟菌毒性类型组成和变化动态及其与主要抗病基因的互作特点,是制定抗病品种选育与合理利用的依据。本研究根据稻瘟病菌与6个CO39近等基因系品种互作亲和性的结果,将1995~2001年从福建采集分离的398个有效单孢菌株区分为26个毒性类型,其中毒性类型I34.1出现频率最高,为优势毒性类型,出现频率较高的还有I20.1、I04.1、I24.1、I0.1、I30.1等;结果还发现福建稻瘟菌群体对Pi1和Pi2毒性频率较低,分别为7.53%和11.31%,特别是对Pi1和Pi2基因联合毒性频率仅2.76%,说明在水稻抗瘟育种中可以考虑将Pi1和Pi2基因累加利用。     

水稻稻瘟病菌有性世代形成条件的优化

 本研究通过改变燕麦片番茄培养基中的一些成分,包括番茄成熟度、pH值、钙的添加等,探讨了稻瘟病菌有性世代形成的适宜条件。结果表明:选用成熟番茄的榨汁作为培养基的主要组分之一,调节培养基pH值在5.5左右,并添加0.1% CaCO₃能显著提高子囊壳形成的数量、促进子囊和子囊孢子的发育、提高子囊孢子的成活率。在上述培养基上进行稻瘟病菌的有性杂交,并在子囊壳开始出现后7~18d内分离子囊孢子,其成活率可高达85.5%。     

水稻品种与稻瘟病菌群体互作的选择作用研究

 本研究采用倒苗继代接种的实验模拟方法,研究了病菌和寄主群体互作中的定向选择和稳定性选择作用,并以此为依据初步探讨了品种抗瘟性"丧失"预测方法的设想,为抗瘟性水稻品种的合理搭配利用提供科学依据,旨在维持自然界病菌群体的相对稳定,延长抗瘟品种的使用寿命,持续控制稻瘟病灾变。     

水稻受稻瘟病菌诱导的一个基因片段的分离和克隆

 本研究利用一对抗瘟性近等基因系(near-isogenic lines,NILs) H7R (抗病)和H7S (感病),经稻瘟病菌诱导后提取RNA,进行m RNA差异显示(differentialdisplay,DD)。在获得多个差异cDNA片段的基础上,经PCR重扩增,Southern杂交粗筛,Northern进一步鉴定。其中25号片段(克隆RM a25)经序列测定,国际联网查询,证实是受稻瘟病菌诱导的水稻新基因cDNA片段。     

稻瘟病菌不同小种菌株间无性重组的研究

 将分别携带抗稻瘟灵对多菌灵敏感(MBC^sIPT^r)标记与携带抗多菌灵对稻瘟灵敏感(MBC^rIPT^s)标记的稻瘟病菌营养体亲和的不同小种菌株在白米玫瑰红培养基上,25℃、黑暗中对峙培养18d,配对菌株菌落交界处出现肉眼可见的菌丝融合带。4个小种间营养体可亲和菌株配对组合是:PO21-MBC^r-27(ZA₄₉)×PO3-IPT^r-54(ZF₁)、PO21-MBC^r-27(ZA₄₉)×PO2-IPT^r-51(ZF₁)、PO21-MBC^r-27(ZA₄₉)×PO33-IPT^r-69(ZD₁)和PO21-MBC^r-41(ZA₄₉)×PO3-IPT^r-54(ZF₁)。分别切取各配对组合产生的菌丝融合带,分别建立单菌丝片段群体,测定其对稻瘟灵、多菌灵的抗药性。结果是,从4个配对组合的单菌丝片段后代中,均检测到分别携带MBC^sIPT^r、MBC^rIPT^s标记和同时携带双亲抗性标记(MBC^rIPT^r)3种个体,其中MBC^rIPT^r个体的检出率为1.0%~3.6%。无性重组体的MBC^r和IPT^r性状在其菌丝块移植继代培养和单菌丝片段株后代发生分离。以配对组合PO21-MBC^r-27×PO3-IPT^r-54产生的菌丝融合带建立单孢无性系,从3178个单孢株中筛选到4株MBC^rIPT^r个体,其MBC^rIPT^r性状在单孢后代和单芽管分离株后代均能稳定遗传。结果表明,营养体亲和的稻瘟病菌不同小种菌株之间可通过菌丝融合产生无性重组体,同时提示无性重组体内可能发生了准性生殖。     

稻瘟病菌群体育性分析的主要影响因子研究

 将稻瘟病菌10个两性可育菌株,包括GUY11、KA3、KA9、KA7、6023、2539W、8773R-19、8773R-27、8113R-2和8113R-10相互交配,结果表明,10个菌株育性好,交配型明确;2539W已丧失雌性功能,不再是两性菌株。原先由6023/2539W测为可育的24个福建省田间稻瘟病菌菌株分别与另外8个两性菌株交配,结果得出不同两性菌株测得同一组稻瘟病菌菌株的育性差异很大,这可能是由于两性菌株的交配能力强弱差异以及两性菌株与待测菌株之间的亲和性不同引起的。分析认为,GUY11和KA3最适于测定稻瘟病菌群体的育性和交配型,并用其测定了227个来自福建省田间稻瘟病菌菌株的育性。结果表明,福建省稻瘟病菌群体可育菌株率为81.1%,其中81.0%为交配型MAT1-2,19.0%为MAT1-1。研究结果将有助于进一步认识稻瘟病菌的群体结构特点及其演化规律。     

稻瘟病菌营养体亲和配对筛选及其亲和能力遗传

 在白米玫瑰红培养基上对江苏省的稻瘟病菌Magnaporthe grisea(Hebert) Barr.不同小种间营养体亲和菌株配对组合进行了筛选。当不同小种的菌株对峙接种,在21±1℃、黑暗中培养18 d后,部分配对组合的菌落交界处出现一条肉眼明显可见的菌丝融合带,且具有稳定的重复性。出现菌丝融合带的配对菌株在玻璃纸上对峙微培养2~3 d后,镜检观察到菌丝融合现象普遍存在;未出现明显菌丝融合带的菌株组合经对峙微培养,菌丝融合现象未见或较少。从ZA₄₉、ZG₁、ZF₁和ZD₁ 4个小种的12个菌株中筛选出3对营养体亲和性强的小种间菌株配对组合。以所选菌株为亲本建立单分生孢子无性系,测定营养体亲和能力在单孢后代的遗传。结果是,营养体亲和能力在单孢后代遗传不稳定,与另一亲本的单孢株配对产生融合带的百分率为53%~74%之间。进一步研究发现,来自同一个分生孢子不同细胞的单芽管株与配对菌株的营养体亲和能力相同;亲和能力在单芽管株的单孢株后代继续发生分离。     

利用PCR标记对水稻稻瘟病菌适合度的测定

 本文利用2个对水稻抗病基因Pi-1(t)有致病力的突变菌株和它们的各自原始菌株共同接种高度感病的品种CO39。第一轮接种后,采集病叶并收集分生孢子用于下一轮接种,同时分离单孢菌株。经过3或4轮接种后,共分离905个单孢菌株。然后,利用稻瘟病菌的一段倒位重复序列Pot2所设计的一对引物,Pot2-1和Pot2-2,直接进行DNA聚合酶链式反应(PCR),检测各菌株在群体中所占比例,结果表明,2个突变体均比各自的原始菌株有更高的适合度,突变体RC1(4+5)141与原始菌株9248-6组合中,前者由第1轮接种循环的71%上升到第4轮的100%;突变体MC1(3+4)57-9与原始菌株101-7-2-1-1组合中,前者在各代中均比原始菌多一倍。2个突变体适合度也相差很大,经过3代接种循环后,MC1(3+4)57-9则逐渐消失,RC1(4+5)141完全占优势,达到100%。突变体RC1(4+5)141的产孢能力是其它菌株的2~3倍,这表明,稻瘟病菌菌株在自然条件下成为优势群体,除了致病力发生突变外,还要在产孢能力上有明显的优势以适应新的抗病基因