水稻细菌性条斑病菌侵染后抗、感近等基因系内源激素含量的变化

【目的】研究水稻抗、感近等基因系与细菌性条斑病(简称细条病)病菌互作过程中内源激素含量的变化,为研究水稻细条病抗性机制提供理论依据。【方法】以水稻抗病近等基因系LR19和感病近等基因系LS19为材料,用针刺法接种细条病菌(处理组),对照组则用无菌水模拟接菌。接菌后0、24、48、96 h取水稻分蘖期叶片为样品,分析水杨酸(SA)、茉莉酸(JA)、乙烯(ETH)、赤霉素(GA)和玉米素(ZT)含量的变化。【结果】接菌后,LR19处理组SA、ETH、ZT含量分别为8.32 μg/mL、220.06 nmol/L和5.56 pmol/L,对照组则分别为8.31 μg/mL、250.86 nmol/L和6.40 pmol/L。LS19处理组SA、ETH、ZT含量分别为6.57 μg/mL、128.35 nmol/L和4.37 pmol/L,对照组则分别为6.27 μg/mL、134.7 nmol/L和4.96 pmol/L。对于这3种激素,抗、感材料在处理组和对照组间差异均不显著,但是抗性材料的激素含量始终高于感性材料。接菌后,LR19处理组JA、GA含量分别为2 316.0、63.81 pmol/L,对照组则分别为1 174.33、75.19 pmol/L,LS19处理组JA、GA含量分别为3 043.08、83.20 pmol/L,对照组则分别为971.83、66.27 pmol/L。对于这2种激素,抗、感材料在处理组和对照组间差异显著,且抗性材料的激素含量低于感性材料。【结论】抗病近等基因系内源激素SA、ETH、ZT含量比感病近等基因系高,细条病菌的侵染会引起抗、感近等基因系叶片内激素JA、GA含量发生变化,参与水稻对细条病的抗性反应。     

利用近等基因系验证水稻细菌性条斑病抗性QTL

以均匀分布于水稻12条染色体上的104个SSR标记,通过图示基因型分析法对抗水稻细菌性条斑病的近等基因系H359R的基因组组成进行分析,并结合初步定位的遗传图谱、水稻物理图谱以及水稻SSR遗传图谱的线性比较结果,对H359R携有的细条病抗性QTL进行分析.结果表明,抗病近等基因系H359R包含3个来自抗病亲本Acc8558的抗性QTL区段,1个来自感病亲本H359的抗性QTL区段,证实了之前对细条病抗性QTL初步定位的可靠性.同时该结果也显示,只要聚合4-5个主要QTL的抗病等位基因,即能培育出高抗细条病的品种.     

水稻近等基因系对白叶枯病、条斑病抗性的比较研究

 研究了水稻近等基因系对白叶枯病菌不同致病型12个菌株和20个细条病菌株的抗性差异及其对两种病原菌致病力分化的鉴别力。结果表明含xa－5,Xa－7,xa－13,Xa－17和Xa－21等5个抗性基因的品种（系）对绝大多数白叶枯病菌株表现为广谱高抗,其中xa－5,Xa－17抗性基因品种兼抗细条病,但携带xa－13,Xa－21基因的抗性基因品系则感细条病。进一步表明水稻对细条病和白叶枯病的抗性是受不同的抗性基因控制的。IRBB3,IRBB4,IRBB5,IRBB13,IRBB21和阿苏稔(Xa－17),丰锦(Xa－18)等7个单基因品种对我国的白叶枯病菌致病型具有鉴别力,划分为5个小种。依据20个菌株在15个近等基因系上的致病力差异将水稻细条病菌株分为12个致病型,经聚类分析可划分为6个组。结果进一步表明我国的水稻细条病菌株致病性分化明显。     

三对水稻抗白叶枯病近等基因系的RAPD分析

以水稻抗白叶枯病３对近等基因系为材料，对近等基因系基因组ＤＮＡ进行了ＲＡＰＤ分析，结果显示；经１２０个１０－核苷酸随机引物对３对近等基因系基因组ＤＮＡ的ＰＣＲ扩增，有２个引物在ＩＲＢＢ３中各扩增出１－２条特异性条带；有３人引物在ＩＲＢＢ４中各扩增出２条特异性条带；有３个引物在ＩＲＢＢ５中各扩增出１－２条特异性条带因轮回中和扩增出２条特异性条带；有３个引物在ＩＲＢＢ５中各扩增出１－２条特异性条带；在     

广东水稻细菌性条斑病菌致病性分化研究

水稻抗病性是寄主与病原物互作的结果,病原菌系的分化研究是抗病资源筛选及抗病育种的前提。研究以水稻品种金刚30、IR24、IRBB21、IRBB14、IRBB5、IRBB4、五山丝苗等为鉴别品种,对来自广东地区72个细菌性条斑病菌菌株进行致病力分化测试,并开展了部分广东主栽品种对广东细菌性条斑病菌优势菌系抗性鉴定。结果表明,广东地区的细菌性条斑病菌菌株致病力分化明显,测试菌株可分为19个致病型,其中优势致病型为C18(SSSSRSS)和C5(SRRRRRS),分别占25%、23.61%;强致病性菌系菌株C17(SSSRSSS)、C18(SSSSRSS)、C19(SSSSSSS)占测试菌株的27.78%,主要分布在广州、惠州、阳春、茂名、新会、广宁、雷州地区。测试18个广东主栽品种中,除新银占对测试的优势菌系C18(SSSSRSS)表现中感,其余的均表现感病。     

水稻条斑病菌和白叶枯病菌致病相关基因的敲除

wxocA、wxocB、wxocD、wxocE和wzt是水稻条斑病菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzicola,Xooc）的脂多糖（lipopolysaccharide,LPS）合成基因,avrXa3是水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzae,Xoo）的一个无毒基因。利用pBCSK（-）和pKNG101两个质粒的复制起点不被水稻黄单胞菌识别的特点,把wxocA、wxoeD、wxocE和wzt的中心区域克隆在pBCSK（-）上,获得突变转化单元pBCSK：：ΔwxocA、pBCSK：：hwxocD、pBCSK：：AwxocE和pBCSK：：Δwzt。把wxocB和avrXa3基因的旁侧序列和一个氯霉素抗性基因cm构建在pKNG101上,获得突变转化单元pKNG101：：ΔwxocB和pKNG101：：Δavr。以电转化方式把这些LPS合成基因突变转化单元DNA转入Xooc菌株RS105,把无毒基因突变转化单元转入Xoo菌株PXO99,通过同源重组分别获得了RS105中5个如相应基因突变体MwxocA、MwxocB、MwxocD、MwxocE、Mwzt和一个无毒基因的突变体PX099Δavr。SDS-PAGE分析发现,lps突变体的O抗原或核心寡糖的合成被破坏。致病性分析结果显示,基因wxocB、woxocE和wzt与致病性有关,前两基因的突变导致细菌完全失去毒性,而后一基因的突变导致细菌部分丧失毒性。与PX099相比无毒基因突变体PX099Δavr改变了原有的毒性表型,在IRBB50（Xa4／xa5）和Asominori（Xa17）上由较感转变为较抗表型。因此,本试验证明,以pBCSK（-）和pKNG101为载体敲除水稻条斑病菌和白叶枯病菌致病相关基因是可行的。     

水稻细菌性条斑病菌和白叶枯病菌的多重PCR检测体系开发

本研究设计水稻细菌性条斑病菌和水稻白叶枯病菌的专化性引物,建立了可同时检测这两种细菌的多重PCR检测体系。通过体系优化、特异性和灵敏度检查,结果表明：两对专化性引物X-b和X-t具有较高的特异性和灵敏度,对水稻细菌性条斑病菌液和水稻白叶枯病菌液的检测灵敏度分别为104 cfu/mL和105 cfu/mL;利用本研究建立的多重PCR体系,成功地从50种市售水稻种子中检测出1个水稻品种带有水稻细菌性条斑病菌,1个水稻品种水稻白叶枯病菌。本研究建立了多重PCR检测体系,为检疫部门控制这两种检疫性种传病害的入侵提供了有效检测技术和手段。     

水稻条斑病菌致病力分化研究

在历年测定的基础上,选择了从国内各地收集的28个水稻条斑病菌株,用针刺法接种在一套有鉴别力的水稻品种上,结果表明,不同菌株间的致病力差异显著,条斑病菌株与水稻品种间的互作反应大多表现弱互作模式,部分菌株与品种间存在强互作关系,根据供试菌株在鉴别品种IRBB5、IRBB7、IRBB3、IRBB21和JG30上致病力的差异,可区分成5种反应模式,分别为RRRRS、RRRSS、RRSSS、RSSRS、RSSSS.     

水稻条斑病菌内源质粒分析

[目的]明确水稻条斑病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzicola,简称Xoc)内源质粒分布状况、类型及其含有的主要功能基因,为下一步开展该菌与质粒相关的毒力进化研究、抗逆机制分析及穿梭载体构建打下基础.[方法]采用数据库检索法和质粒分离鉴定法,调查水稻条斑病菌内源质粒的分布状况;以GenBank数据库中Xoc菌株基因组序列为研究对象,开展质粒信息检索,并对已发表的Xoc内源质粒序列进行系统进化分析;以Xoc中国菌株菌种库为研究对象,采用碱裂解法提取质粒,进行质粒酶切带型分析和主要功能基因鉴定.[结果]GenBank全基因组数据库中Xoc菌株内源质粒检出率为11.76%,系统进化分析结果表明这些质粒属于不同的进化分支.在257株Xoc中国菌株中,有29株菌株含有质粒,质粒检出率为11.28%,带有内源质粒的菌株均来自于华南稻区,且大部分来自广西.通过质粒酶切图谱比较,确认新发现的质粒属于9种新型Xoc内源质粒.按照已知Xoc内源质粒pXOCgx01上主要功能基因序列设计引物,PCR扩增结果表明新鉴定的Xoc质粒含有重金属抗性和DNA转移相关的基因,但在菌株间存在明显的多样性.[结论]部分Xoc菌株中含有一定数量的内源质粒,质粒类型和所含功能基因等具有一定的多样性,携带内源质粒的Xoc菌株有明显地域性.     

水稻细菌性条斑病菌噬菌体的专化性及溶菌型

从湖南18个县(市)采集的水稻细条病病叶中分离出24个噬菌体分离株,用7种不同的植物病原细菌进行了专化性测定,结果表明供测的噬菌体只能侵染水稻细条菌;用来自湖南、广东、广西、福建及四川的水稻细条菌90个菌株对噬菌体敏感性进行测定,认为可将供试菌株分为3类共23个溶菌型.并提出了提高噬菌体法检测种子带菌效果的建议.     

抑制水稻细菌性条斑病菌的植物筛选

以水稻细菌性条斑病菌为供试菌,对12种植物甲醇提取物进行离体抑菌活性测定,发现霸王鞭和佛甲草的甲醇提取物抑菌活性最好。分别采用菌丝生长速率法和抑菌圈法测定了佛甲草甲醇提取物对6种植物病原细菌和12种病原菌物的抑制作用,发现该提取物对5种供试细菌有抑制作用,其中对水稻细菌性条斑病菌的抑菌活性最强,抑菌圈直径达到21.67mm;对8种病原菌物有一定的抑制作用,对4种病原菌物菌丝的生长具有促进作用。以浓度为300mg/mL的佛甲草甲醇提取物对水稻细菌性条斑病进行离体和盆栽防治试验,先喷药后接种,离体和盆栽的防治效果分别为85.19%和66.67%;先接种后喷药,离体和盆栽的防治效果分别为69.63%和57.65%。研究结果初步证实,佛甲草中含有强烈抑制水稻细菌性条斑病菌的抑菌物质。     

Virulence of Xanthomonas oryzae pv.oryzae on Rice Near-lsogenic Lines with Single Resistance Gene and Pyramiding Lines in China

Ninety one isolates of Xanthomonas oryzae pv. Oryzae were collected from different rice growing regions in China and determined for their virulence on 24 rice near-isogenic lines containing single resistance gene and 2-4 genes:IRBB1 (Xa1),IRBB2 (Xa2),IRBB3 (Xa3), IRBB4 (Xa4), IRBB5 (xa5), IRBB7 (Xa7), IRBB8 (xa8), IRBB10 (Xa10), IRBB11 (Xa11),IRBB13 (xa13),IRBB14 (Xa14), IRBB21 (Xa21), IR24 (Xa18), IRBB50 (Xa4 + xa5), IRBB51 (Xa4 + xa13), IRBB52 (Xa4 + Xa21), IRBB53 (xa5 + xa13), IRBB54 (xa5 + Xa21), IRBB55 (xa13 + Xa21),IRBB56 (Xa4 + xa5 + xa13), IRBB57 (Xa4 + xa5 + Xa21), IRBB58 (Xa4 + xa13 + Xa21),IRBB59 (xa5 + xa13 + Xa21) and IRBB60 (Xa4 + xa5 + xa13 + Xa21). The results showed that most isolates were less virulent on lines with more than one genes pyramided than those with single resistance gene. The isolates tested were more virulent on IR24 and IRBB10,less virulent on IRBB5, IRBB7 and IRBB21. Based on interactions between isolates and rice near-isogenic lines, 7 cultivars with single gene (IRBB5, IRBB4, IRBB3, IRBB14, IRBB2, IRBB1 and IR24) were chosen as the differentials, and the tested isolates were classified into 7 virulence groups. The reaction patterns of the 7 groups in order were: RRRRRRR,RRRRRRS, RRRRRSS, RR/SRRSSS, RRRSSSS, RRSSSSS, RSSSSSS. The virulence frequencies were 7.69, 6.59, 14.29, 12.09, 14.29, 28.57 and 16.48％ respectively. The elementary system for races identification has been established in China based on the results. It will be possible to compare with races in other countries, and the results will facilitate the evelopment of rice resistance breeding to bacterial blight in China.     

水稻条斑病细菌dsp基因的克隆

用硫酸二乙酯(DES)化学诱变水稻条斑病细菌RS105菌株，获得一株dsp基因突变体AM11。该突变体的菌落形态、颜色、胞外多糖产生能力以及胞外酶(淀粉酶、蛋白酶、果胶酶和纤维素酶)的活性与野生型菌株RS105无明显差异。将水稻条斑病细菌RS105基因库1200个克隆逐个导入dsp基因突变体AM11中，致病性测定结果表明，dsp基因阳性克隆pC101可以恢复AM11在水稻上的致病性。酶切分析显示，克隆pC101携44．92kb的dsp基因片段。亚克隆和功能互补结果显示，克隆pE46和pE47均具有恢复dsp突变体AM11致病性的能力，这表明决定水稻条斑病细菌dsp表型的基因位点至少有2个。     

白叶枯病菌和细菌性条斑病菌多样性的TALE效应 蛋白调控水稻抗（感）病性机理与利用策略

培育和种植抗病品种是防治水稻白叶枯病和条斑病的有效措施。最近几年有关TALE效应蛋白调控水稻抗（感）病性研究取得了突破性进展,这将改变水稻抗性品种培育策略。为此,本文对稻黄单胞菌-水稻互作系统中已知TALE效应蛋白与水稻中的已知或未知抗（感）病基因（R或S）的对应关系进行了归纳,并就tale基因进化及对应水稻R或S基因发掘进行了分析。另外,文中还对以TALE为基础发展而来的TALEN技术遗传修饰水稻感病基因的前景进行了展望。利用TALEN技术可将高产优质但感病的水稻品种（材料）转变为高产优质兼广谱抗病的水稻品种（材料）。