Recovery and Biological Properties of Nitrate Non-utilizing Mutants of Rice Blast, Magnaporthe grisea

Eleven nitrate non-utilizing (nit) mutants were recovered from six isolates of Magnaporthe grisea cultured on MM media -amended with 60 g/L potassium chlorate, with a frequency of 1.42 %. Some biological properties, such as growth rate, growth biomass, cultural characters, conidial production, sexual reproduction ability, and pathogenicity were compared between nit mutants and their parent isolates. Results showed that all the nit mutants were resistant to chlorate. Some important biological properties such as the growth rate on YPSA, conidial production ability on TPSA, pathogenicity, had no significant differences between nit mutants and their parent isolates. Mating type didn't change, but perithecia production ability of fertile isolates changed significantly as compared with that of their parent isolates. Therefore, the nit can be used as a genetic marker to study the genetics such as pathogenicity, fungicide resistance in Magnaporthe grisea.     

稻瘟病菌nit突变体的诱导及其生物学性状

将6个稻瘟病菌（Magnaporthe grisea）菌株分别在含60 g/L氯酸钾的MM培养基上培养40 d后,共得到11个硝酸盐利用缺陷突变体（Nitrate nonutilizing mutants,简称nit突变体）,频率为1.42 %。比较了各nit突变体与亲本之间在无性和有性阶段的主要生物学性状,结果表明,所有的nit突变体均对氯酸钾产生了抗性。在YPSA平板上的生长速率、在TPSA平板上的产孢量和致病能力等重要的生物学性状都与亲本没有显著差异,交配型没有发生改变,但可交配菌株产子囊壳的能力与亲本有显著差异。因此,可以用nit作为遗传标记研究稻瘟病菌有关性状的遗传学。     

以nit和抗药性为遗传标记研究稻瘟病菌的无性重组

 采用硝酸盐利用缺陷突变体（Nitrate non utilizing mutants， nit）为遗传标记研究了稻瘟病菌对异稻瘟净的抗药性在无性重组过程中的遗传学。在DY2 3（nit1 LR）×A7 3（nitM S）、A7 3（nitM S）×F4 2（nit1 MR）和F4 2（nit1 MR）×DY2 4（nitA LR）3个配对组合中都检测到了无性重组体，重组频率分别为7.31%、14.00%和8.63%。大多数无性重组体都有较好的生长、产分生孢子能力和致病力，表明无性重组体有较高的适合度。这些结果说明由菌丝融合导致的无性重组在稻瘟病菌对异稻瘟净的抗药性群体发展中可能起着重要的作用。     

稻瘟病菌基因组中微卫星序列的频率和分布

 利用已经公布的稻瘟病菌基因组测序结果，对该植物病原真菌基因组中的微卫星（SSR）的类型、大小及分布进行了系统分析。在已经公布的37.89 Mb的基因组序列中，共有16 398个由1~6个核苷酸为基序的SSR序列（匹配值为80％），其总长度占整个基因组碱基数的0.87％，平均2.31 kb碱基中就分布有1个大于15 bp的SSR。其中数量最多的是单碱基重复，达到4 392个，其次为三碱基重复序列 （3 586个），五碱基重复序列（3 442个），这3种SSR总数达11 420个，占SSR的 69.7%。数量最少的是二碱基重复序列，只有680个。在整个基因组中的主要基序有A，AG，AC，ACG，AGC，AAG，GGC，ACCT，ATCC，AAAG，AAAAG，AAAAT，AAAAC，AAAAAG， AAAAAT和AACTAG。有的基序类型则完全没有出现。对不同超级连锁群的分析结果表明，各连锁群之间的SSR分布有一定差异，但总体上仍是较为均衡的。这些结果为稻瘟病菌的基因标记、群体结构研究、非编码区DNA序列的结构及功能研究提供了一个较好的基础。     

稻瘟病菌温度敏感型突变体的筛选

通过紫外诱变,筛选获得了274个稻瘟病菌的温度敏感型突变体,这些突变体在25℃下可以生长,而在33℃下不能生长。致病性测定结果表明,有32个突变体的致病性显著降低; 在33℃条件下,不萌发的有7个;有12个萌发后停止生长,不能形成附着胞;有9个可以形成附着胞,以后停止生长;有4个形成膨大透明且成串生长的附着胞,随后停止生长。有些温度敏感型突变体形成子囊壳的能力也发生了改变。     

稻瘟病菌T-DNA插入突变体库构建及致病相关突变体筛选

利用农杆菌T-DNA介导的遗传转化体系转化稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)Y34菌株,平均每转化1.0×106个稻瘟病菌分生孢子可得到约300个抗潮霉素菌株。用该转化体系转化和筛选,获得抗潮霉素菌株6855个。PCR检测结果表明,所有表现抗潮霉素菌株均含抗潮霉素基因,说明抗潮霉素特性是T-DNA携带潮霉素基因插入Y34基因组的表型效应,即抗潮霉素菌株是T-DNA插入突变体。对56个突变体DNASouthern检测结果表明,有27个突变体是单拷贝插入,突变体T-DNA插入拷贝数平均为1.43。随机取1600个突变体进行致病力测定,结果发现23个突变体完全丧失致病能力。     

湖南烟溪病圃稻瘟病菌的有性态及微卫星标记的遗传多样性分析

 用2对稻瘟病菌的两性能育菌株（交配型1.1和交配型1.2）测定了来自湖南烟溪病圃上的4年124个稻瘟病菌株的交配型，用微卫星分子标记分析其中105个菌株的遗传多样性及其亲缘关系。 124个菌株中， 28个为交配型1.1, 39个为交配型1.2， 57个不育, 分别占供试菌株的22.58%、31.45%和45.97%；在0.67相似性的基础上，7对微卫星引物扩增出的标记可将105个菌株区分为6个系谱群。     

Physiological Macro-lesions Enhanced Resistance to Blast （Magnaporthe grisea） in Rice Near-isogenic Lines

Roll-leaf-1 （rl-1） and spot-leaf-1 （spl-1） were two near-isogenic lines, which were obtained after 3 to 4 backcrosses with early season indica rice Zhefu 802 as recurrent parent. Henna macro-lesions, referred as physiological or morphological markers, began to appear on leaves at 4.5- to 6.0-leaf stage. The rice seedlings were inoculated at 3.5-, 5.0- and 7.0-leaf stages with high pathogenic races Zhong A1 and Zhong B1 of Magnaporthe grisea, respectively. The resistance of rl-1, spl-1 and Zhefu 802 against blast was significantly different. The seedlings of Zhefu 802 at 3.5- to 7.0-leaf stage were susceptible to races Zhong A1 and Zhong B1 of M. grisea, whereas those of rl-1 and spl-1 at 3.5-, 5.0- and 7.0-leaf stages were susceptible, moderately resistant and resistant, respectively. These results suggested that the enhanced resistance of rl-1 and spl-1 related to the appearance of their morphological marker lesions. The experiment provided a basis for studying lesion mimic and hypersensitive response in association with disease resistance.     

稻瘟病菌阅读框架中SSR频率、分布及所在基因功能

 在对稻瘟病菌基因组中SSR分布进行了系统分析的基础上，对由1～6个碱基为重复单元的SSR在基因的蛋白质编码区中的分布进行了分析。结果表明，该病原菌的2 378个基因的编码区中共分布有3 240个SSR序列（标准是15 bp以上，匹配值为80％）。在已经有注释的4 732个基因中，861个基因的编码区中有SSR。编码区中的SSR以三碱基重复和六碱基重复为主，其他类型的SSR则很少在编码区中出现。SSR在这些基因中很少有保守性，表明这些基因的高度变异，或者起源是较晚的。含有SSR的基因多为转录蛋白、信号传导的细胞调节基因这一现象表明，SSR在物种形成过程中有重要作用。利用基因编码区中丰富的SSR序列信息及其变化带来的功能变化的信息，将可以在该菌功能基因组的研究中发挥十分重要的作用。     

中国稻瘟病菌种群分布及优势生理小种的研究进展

 着重概述了中国主要水稻产区稻瘟病菌的种群分布与生理小种的组成状况。目前东北稻区稻瘟菌主要种群为ZF、ZD、ZE和ZA,出现频率分别达到23.2%、22.2%、15.6%、12.3%。西南稻区以强致病力菌株ZA和ZB为主,四川省内ZB种群频率高达53%,ZA为22.3%;贵州省的优势种群为ZB、ZA和ZG,出现频率分别为41.4%、18.5%和10.7%。华南稻区主要种群为ZB和ZC,出现频率分别为28.0%和37.0%。华北稻区以致病力较弱的ZE、ZF和ZG群体为主,出现频率分别达到21.5%、22.1%和44.3%。华东稻区主要种群为ZB、ZG、ZC和ZA,出现频率分别为43.3%、25.0%、13.9%和123%。华中稻区主要是ZA、ZB、ZE和ZC,出现频率分别为34.9%、28.8%、21.4%和14.1%。西北地区水稻种植较少,但以致病力强的ZA和ZB群为优势种群。     

我国稻瘟病菌群体多样性研究

利用Pot2-rep-PCR技术对收集自我国14个省水稻产区的324个稻瘟病菌株进行了DNA指纹分析。稻瘟病菌在DNA水平上的变异比较高,具有很丰富的多态性;在20%的遗传距离水平上,170个单型被划分成20个遗传系谱,其中CL20是绝对优势系谱;对病菌系谱的地区分布分析发现,不同地区之间稻瘟菌的群体结构差异是明显的,但是也有部分菌株属于相同的系谱甚至是同一单型;14个省稻区的菌株指纹图谱可以分为明显的两类,江浙、北方等省稻区菌株的DNA指纹相似程度比较高,南方9省稻区菌株DNA指纹相似程度比较高,这可能与两类地区的主栽品种类型不同有关。     

Race Specificity of Major Rice Blast Resistance Genes to Magnaporthe grisea Isolates Collected from indica Rice in Guangdong, China

Race-specific resistance and field resistance of 30 rice blast resistance monogenic lines dedved from different resources were evaluated. The spectra of resistance to 163 Magnaporthe grisea isolates collected from indica rice in Guangdong Province, China ranged from 0.6% to 89.6%. Most of the monogenic lines showed a narrow resistance spectrum and high susceptibility in rice blast area, whereas the lines with Pikh and Pi1(t) had the broad resistance spectra of 89.6% and 82.2% respectively, showing a high and stable blast resistance in fields. According to the cluster analysis of specific resistance to 163 blast isolates tested, the 30 monogenic lines were divided into 15 groups, and based on the principal factor analysis, nine kinds of race-specific resistance were identified. Pik, Piz5, Pi9 and Pish can be used as candidate resistance genes for rice breeding since their specific resistance differed from those of the backbone parents in Guangdong, China. Gene pyramiding of Pikh [or Pi1(t)], Pi9 (or Piz5) and Pish (or Pita2) will be effective to obtain broad-spectrum blast resistance in rice breeding program in Guangdong, China. The strategies for studying and application of rice blast resistance genes were discussed.     

稻瘟病主效抗性基因对广东省籼稻稻瘟病菌的抗性评价

对来自不同抗源的30个抗稻瘟病单基因系进行了小种专化抗性及田间抗性的分析和评价。30个单基因系对163个广东省稻瘟病菌株的抗谱介于0.6%~89.6%,大多数单基因系对测试的病菌表现出较窄的抗谱,在病区表现为高度感病,但含有Pikh 和 Pi1(t)的单基因系表现出广谱抗性,抗谱分别为89.6% 和 82.2%,在病区表现出较好的田间抗性。基于抗性基因与163个稻瘟病菌的抗感互作聚类分析,将30个单基因系的小种专化抗性划分为15个类型。主成分因子分析结果表明,其中9个类型的小种专化抗性表现出较大差异,可解释总变异的81.3%。含有Pik、Piz5、Pi9、Pish的单基因系在小种专化抗性上有别于广东省骨干亲本,这些基因在今后抗性育种中可重点引入。Pikh\[或 Pi1（t）\]、Pi9（或 Piz5）及Pish（或 Pita2）的基因聚合有利于提高广东省水稻品种对该地区稻瘟病菌的抗谱。并就稻瘟病抗性基因的研究及利用策略进行了讨论。     

农杆菌介导的稻瘟病菌转化及致病缺陷突变体筛选

在构建了两个含有潮霉素B磷酸转移酶基因双元载体的基础上,成功地实现了农杆菌介导的稻瘟病菌转化,转化效率达每1×106个分生孢子>300个转化子,并得到了4000多个转化子。通过继代培养和PCR检测,证明插入到稻瘟病菌基因组中的潮霉素抗性基因可稳定遗传。Southern杂交分析表明,大约有2/3转化子的T DNA插入是单拷贝的。用大麦叶片离体接种的方法快速测定部分稻瘟病菌转化子的致病性,发现一个致病缺陷突变体：A1 412。该突变体不能侵入水稻叶片及擦伤的大麦或水稻叶片,说明A1 412突变体在寄主组织中扩展进程被阻断。进一步的表型分析发现A1 412突变体的产孢量显著下降,仅为野生菌株的7%,在疏水表面不能形成附着胞,部分分生孢子萌发也略有延迟。Southern 杂交显示A1 412基因组中T DNA插入是单拷贝的。上述结果表明,A1 412突变体表型的改变可能是由于T DNA插入而使某一具有重要生物学功能的基因失活所致。     

稻瘟病菌对异稻瘟净、多菌灵和三环唑的敏感性检测及抗药性变异研究

用区分剂量法检测了2000年采自中国广东、广西、安徽和江苏四省129株稻瘟病菌对异稻瘟净和多菌灵的抗药性频率。稻瘟病菌对生产上已停用10年左右的异稻瘟净的抗药性频率仍高达79.1%;在广东省高要市检测到了一例多菌灵抗药性菌株GY5,频率为0.78%。利用抑制菌丝黑色素化的最小抑制浓度（MIC）离体检测了稻瘟病菌对三环唑的敏感性,结果表明稻瘟病菌黑色素的生物合成对三环唑存在着不同的敏感性基因水平,但没有观察到上述MIC值与活体条件下测定的防治稻瘟病的[i]EC[/i][sub]50[/sub]间存在相关性。用药剂驯化和紫外诱变的方法都获得了稻瘟病菌抗异稻瘟净突变体和抗多菌灵突变体,但未能获得抗三环唑突变体。     

水稻稻瘟病菌胁迫应答cDNA片段的表达及定位

以抗稻瘟病品系G205为材料,应用cDNA微阵列分别获得了一个受稻瘟病菌诱导的含NBS LRR的cDNA克隆（暂命名为RIM1, rice induced by Magnaporthe grisea）和一个受稻瘟病菌抑制的编码腈水解酶（Nitrilase）的cDNA克隆（暂命名为NIT）,并通过Northern得到证实。RFLP分析将RIM1和NIT分别定位于水稻第2和第3染色体上,它们均位于控制水稻稻瘟病部分抗性QTL区间。     

四川省稻瘟病菌群体遗传结构分析

由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)侵染引起的稻瘟病是全球水稻生产上最严重的病害之一。利用6对SSR荧光标记对采自四川绵阳、营山、雅安、北川和武胜地区的5个稻瘟病菌群体的遗传结构进行分析。结果表明,在124个稻瘟病菌中检测出43个等位基因,平均每个位点的观测等位基因数为7.2,有效等位基因数为3.1,所有位点均显著偏离HardyWeinberg平衡。5个群体的平均观测杂合度(0.374)低于期望杂合度(0.502),暗示群体内存在因近交而导致的杂合子缺失。AMOVA分析显示,绝大多数遗传变异(81.17%)存在于群体内个体间,仅有18.83%的变异来自于群体间的差异。5个地理群体间呈现高水平的遗传分化(遗传分化系数为0.057~0.528)。Mantel检验表明,群体间的遗传距离与地理距离相关未达显著水平,说明稻瘟病菌的遗传变异呈现随机分布的空间模式。群体遗传学数据分析表明5个群体间存在不同程度的基因流(基因流水平为0.472~4.347),基于贝叶斯聚类法的Structure分析也证实了这一结果。