稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(Pyricularia oryzae Sacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收.它是由子囊菌Magnaporthe grisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyricularia grisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一.水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础.介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展.     

稻瘟菌无毒基因AvrPii编码蛋白分子特性及转基因水稻的构建

为了解稻瘟菌无毒基因AvrPii在水稻病原菌相关分子模式诱导的免疫反应(PTI)抗病分子信号调控中的功能,对AvrPii基因编码蛋白的分子结构特性进行分析,构建了AvrPii基因的植物表达载体幵进行遗传转化。结果表明:AvrPii蛋白由70个氨基酸组成,相对分子质量约为7 500,等电点为6.0,总平均亲水性值为–0.159;AvrPii蛋白包含1个信号肽、1个跨膜结构域和2个基序为LxAR和CxxCxxxxxxxxxxxH的保守结构域;利用农杆菌侵染转化法,获得AvrPii基因全长序列和不含信号肽AvrPiinsp的转基因株系13个,PCR扩增和实时荧光定量PCR鉴定结果表明,AvrPii和AvrPiinsp基因已成功转入受体品种日本晴幵得到稳定表达。     

稻瘟菌株CH63和TH16杂交后代毒性变异及其无毒基因组成

 报道了两个稻瘟菌株CH63和TH16的杂交后代在36个水稻品种上的致病性分离、遗传分析以及无毒基因组成的分析结果。78个子囊孢子菌株中呈现显著的致病性分离，共出现71种致病类型，在不同品种上分别出现1∶1、1∶3、3∶1、1∶7、1∶15和15∶1等的无毒性/毒性分离，表明供试菌株对不同品种的无毒性/毒性是一个或多个基因控制的。遗传学分析结果表明，亲本菌株对不同品种的无毒性/毒性控制存在多种类型。菌株CH63对品种K 59(Pi-t)、中98－18、特特普、T 641、C 102 TTP(Pi-4)、C 101 TTP 6、E No.11、农虎6号、C 101 PKT(Pi-4a)、C 105 TTP-1(Pi-4)、中156 和中98－19分别持有1个无毒基因；对品种1461选、6392选、麻谷泰引1号、Lemont、宫崎7号、Vandana、长香稻、青珍8号和珍优3号分别持有2个无毒基因；对于品种草笛（Pi-k）、品种20中－1 、C 104 LAC(Pi-1)、C 103 TTP(Pi-1+1b)、K 3(Pi-kh)、梅雨明 (Pi-km)和东农363分别持有2个以上无毒基因；亲本菌株对于品种四丰43、珍龙13、C101LAC和20中－2分别持有2个无毒基因，关东51、欧244持有2个以上的无毒基因，但因亲本菌株对品种的致病型一致，难以判断控制菌株对品种非亲和性的基因来源。     

稻瘟病菌无毒基因序列变异研究进展

稻瘟病是水稻生产上的重要病害,稻瘟病菌无毒基因与水稻抗病基因间符合基因对基因学说,当寄主的抗病基因产物直接或间接识别稻瘟病菌的无毒基因产物时,可激发寄主产生过敏性坏死反应。在病原菌的致病系统中,无毒基因不稳定,经常发生变异,无毒基因的变异导致其逃脱寄主抗病基因的识别,抗病品种丧失抗病性。因此,了解无毒基因的变异机制对于培育抗病品种是至关重要的。无毒基因的变异机制主要包括点突变、缺失、插入、复制、移码突变等。目前,无毒基因AVR1-CO39,PWL,AVR-Pita的变异机制报道较多,ACE1,Avr Piz-t,AVR-Pia,AVR-Pii,AVR-Pik/km/kp的变异机制报道较少。     

稻瘟病菌二个无毒基因的初步分析

 分析了2个稻瘟病田间采集菌株Y95-223和Y94-64的杂交后代的54个菌株对合系35号、楚粳3号及日本鉴别品种新2号、梅雨明、PiNo.4和K60共11个水稻品种致病性测定结果。结果表明:陆稻菌株Y94-64对合系35号、楚粳3号、PiNo.4分别持有2个无毒基因,对新2号、K60分别持有一个无毒基因;菌株Y95-223对梅雨明持有一个无毒基因,因为Y95-223对梅雨明不致病,Y94-64对它致病,而杂交后代非致病菌株与致病菌株比为1∶1．     

稻瘟病菌致病机制及无毒基因的研究进展

介绍了国内外近年来关于稻瘟病菌致病机制、有性世代、无毒基因分析，重要功能基因克隆以及稻瘟病菌产孢遗传规律的研究进展和成果。     

稻瘟病菌无毒基因的分子标记

 使用 RAPD对稻瘟病菌 631 5组合的 42个子囊孢子菌株及亲本菌株 94- 84c( MAT1 -1 ) ,95- 2 3- 4a( MAT1 - 2 )进行分析。通过对 1 2 0个引物及 2 80种引物组合进行筛选 ,发现 OPA-1 5,OPT- 4,OPT- 6,OPT- 8等 41个 ( 34.2 % )单引物及 OPA- 1 1 /OPT- 6,OPT- 2 0 /OPA- 2 0等 63种双引物组合 ( 2 2 .5% )能在 2个亲本菌株之间扩增出有多态性的带型 ,扩增片段的大小主要分布在 0 .5～ 3.5kb的范围内。 3个标记与一个无毒基因位点 Avr- Xiu连锁 ,其中 OPT- 686 0 与AVR- XIU的遗传距离为 1 .4c M,可作为染色体步行的起点。     

稻瘟菌品种特异性改变突变体筛选及其遗传分析

通过筛选稻瘟菌(Magnaporthe grisea)P131小种的REMI(Restriction enzyme mediated integration)转化体库,获得1株对水稻品种爱知旭品种特异性改变的突变体MS220。Southern及质粒拯救分析表明:外源质粒在基因组中的整合为单位点、双拷贝反向串联插入。以质粒拯救所获得的侧端序列为探针,通过对爱知旭的毒性菌株和无毒菌株在插入位点处的RFLP分析,结果表明:两者在SacI酶切的泳道内出现了明显的多态性,由此推测,控制野生型菌株P131的无毒相关基因,由于外源质粒插入而发生突变。因此,可以以此为标记,克隆控制该表型的基因。     

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因的检测

为了探索黑龙江省稻瘟病菌无毒基因的分布情况,通过分子标记法对黑龙江省19个地区的204个稻瘟病菌的菌株进行PCR扩增,检测是否含有无毒基因Avr-pita、AVR-CO39、PWL2和PWL3。结果表明:各基因的出现频率差异较大,PWL2的出现频率较大,为52.94%,PWL3最低,出现频率为0,Avr-pita和AVRCO39的出现频率分别为39.22%和37.75%。黑龙江省稻瘟病菌的群体结构复杂,在不同地区甚至相同地区的菌株中无毒基因的存在情况都有明显的差异。     

稻瘟菌附着胞分化相关基因研究进展

由稻瘟菌[Magnaporthegrisea(Herbert)Barr,无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Saccardo=PyriculariaoryzaeCavara]引起的稻瘟病是水稻最严重的真菌病害之一,每年给水稻生产带来重大的经济损失。稻瘟菌与水稻的互作符合基因对基因关系,现已被作为模式系统用于研究病原微生物-植物寄主的互作机理。稻瘟菌致病分子机制的研究不仅为病害的防治奠定理论基础,也为其它植物病原真菌的研究提供借鉴。本文对稻瘟菌侵染结构附着胞分化的相关基因研究进展进行综述。     

江西省稻瘟病菌的无毒基因分析

以30个水稻抗稻瘟病近等基因系或单基因系为材料,在水稻苗期接种,测定来自江西省水稻产区195个稻瘟病菌单孢菌株的致病性。结果表明,江西省稻瘟病菌群体含有29个与测试抗病基因相对应的无毒基因,但未检测到无毒基因Avr-a(2),其中60.00%菌株表现出强致病性。病菌群体对抗瘟基因Pi-zt,Pi-1(1),Pi-z5和Pi-k表现出较低的毒力频率,表明这些抗瘟基因在江西省可作抗源单独或聚会使用。2006-2008年江西省稻瘟病菌群体中分别出现了24,27,29个无毒基因,其中有24个无毒基因在各年份均有分布,Avr-a(1),Avr-a(2),Avr-i,Avr-ks(1),Avr-ks(2),Avr-ta,Avr-b,Avr-t,Avr-sh(2),Avr-km,Avr-ta(C),Avr-ta2,Avr-kp(C),Avr-b(C),Avr-3(1)和Avr-5(t)等16个无毒基因的出现频率均低于30%,提示在江西省内与之相对应的抗瘟基因在抗稻瘟病育种中应慎用。江西省稻瘟病菌单孢菌株无毒基因组合数目为0～18个,数字相对较小。     

南繁区稻瘟病菌无毒基因的检测

为明确南繁区稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)无毒基因的分布情况,对6个无毒基因(ACEI、Avr-Pia、Avr-Pik、Avr-Pita、Avr-Piz-t和PWL2)在南繁核心区和非核心区60个稻瘟病菌菌株中的分布情况进行PCR检测。结果发现,这6个无毒基因在核心区和非核心区的检出率分别为100.00%和96.67%、33.33%和0.00%、100.00%和100.00%、96.67%和90.00%、73.33%和100.00%以及100.00%和73.33%。该结果说明除了无毒基因Avr-Pia在南繁非核心区的稻瘟病菌中未检测到外,其余无毒基因在2个区域的稻瘟病菌中均存在,其中无毒基因Avr-Pik在2个区域的稻瘟病菌中分布率最高,均为100%,其他无毒基因在2个区域的稻瘟病菌中表现出一定的分布率差异。     

云南稻瘟菌致病能力分析

 33个主要来自云南的稻瘟菌株接种于43个品种上接种的结果表明,它们的致病频率在20.59%~83.72%之间,菌株的致病能力与生境来源存在一定关系,宜良菌株致病力最强, 致病频率达81.40%,澄江、巍山的菌株次之,致病频率分别为64.29%, 62.79%,其它来源的菌株致病频率较低。总体来看,滇东南菌株致病力强且致病类型多,滇中西部菌株致病力弱。     

湖南省稻瘟病菌无毒基因鉴定

【目的】了解湖南省稻瘟病菌无毒基因组成,为培育水稻新品种及合理布局抗稻瘟病品种提供参考依据。【方法】采用2014年分离自湖南桃江病圃丽江新团黑谷(LTH)上的120个稻瘟病菌单孢菌株室内离体针刺接种于24个已知抗瘟基因的水稻近等基因系(NILs)上,对供试菌株进行无毒基因鉴定。【结果】120个稻瘟病菌含有全部24个无毒基因,在24个无毒基因中,出现频率高于40.00%的有Avr-Pita和Avr-Pish;出现频率在30.00%~40.00%的无毒基因有Avr-Piz、Avr-Piz5、Avr-Pi3和Avr-Pi9;其余无毒基因出现频率均较低,特别是Avr-Piks、Avr-Pikp、Avr-Pib、Avr-Pi12和Avr-Pi11出现频率均低于10.00%。【结论】含抗性基因Pi-ta和Pi-sh的水稻品种可在湖南省推广利用;含抗性基因Pi-z、Pi-z5、 Pi-3和Pi-9的水稻品种在湖南推广时应慎重考虑;含抗性基因Pi-ks、Pi-kp、Pi-b、Pi-12和Pi-11的水稻品种不宜在湖南省推广利用。     

日本水稻抗瘟基因对宁夏稻瘟病菌的抗性研究

利用１９９４￣１９９５年１０４个存活单孢分离物对日本１２个单基因鉴别品种进行人工接种，测定结果表明：供试宁夏稻瘟病菌菌株对１２个抗瘟基因均有不同程度侵染。其中对Ｐｉ－Ｋ＾ｓ、Ｐｉ－ａ两基因的致病率最高，故这两个基因对本区稻瘟病菌生理小种基本不具抗性，而对Ｐｉ－Ｚ＾ｔ基因的致病率最低，因此Ｐｉ－Ｚ＾ｔ基因可作为今后抗瘟育种的抗源基因。     

江西稻瘟病自然病圃菌群毒性相关基因的鉴定与分析

【目的】为明确江西不同生态地区稻瘟病自然病圃菌群的无毒基因与致病基因分布以及遗传结构。【方法】利用已克隆的8个稻瘟病菌无毒基因与8个致病基因特异性引物对来源于江西5个不同地区稻瘟病自然病圃的189个单孢菌株的基因组DNA进行PCR扩增检测,计算检测基因在不同地区菌株中的分布频率,并根据扩增结果进行聚类,分析稻瘟病菌群体遗传结构。【结果】8个无毒基因Avr-pia、Avr-pizt、ACE1、Avr-pit、Avr-pita、Avr-co39、Avr-pik、PRE1在江西5个稻瘟病自然病圃稻瘟病菌的检测频率存在较大差异,其中都昌菌株中Avr-pik检测频率最高,井冈山、丰城、万安菌株中Avr-pizt检测频率均最高,婺源菌株中Avr-pik、Avr-co39、PRE1检测频率最高均为100%,而Avr-pit在所有地区菌株中检出频率都是最低。8个致病基因MNH1、MgATG5、MPG1、MgYCA1、MgS11、MagB、MPS1、CPKA在江西5个地区稻瘟病自然病圃菌株中只检测到7个,MNH1未检测到,且存在较大的分布差异。MPG1在5个地区病圃稻瘟病菌的检测频率均为最高在90%以上...     

江苏省稻瘟病菌致病力分化及无毒基因组成分析

针对2013-2017年从江苏省采集标样并分离得到的共计621个稻瘟病菌[Magnaporthe oryzae (Hebert)Barr]单孢菌株,利用10对稻瘟病菌无毒基因(ACE1、PWL1、Avr-Pita、Avr1-CO39、Avr-Pizt、Avr-Pib、Avr-Pia、Avr-Pii、Avr-Pik、Avr-Pi9)特异性引物进行扩增,分析江苏省稻瘟病菌无毒基因的分布及频率。结果表明:上述10个无毒基因在江苏省均有分布,但出现频率不同,其中平均扩增频率最高的为Avr-Pib,达到74. 56%,最低的是Avr-Pia,只有9. 34%。Avr-Pib、Avr-Pik、Avr-Pizt连续5年扩增频率较高且稳定遗传。此外,采用日本清泽鉴别品种对稻瘟病菌供试菌株进行致病力测定,结果表明供试菌株对Pi-zt、Pi-z、Pi-ta、Pi-ta2、Pi-i表现为弱毒力。综上所述,江苏省稻瘟病菌群体组成较为复杂,且存在较大易变性;无毒基因的分布存在较大差异,且与地理区域密切相关。     

黑龙江省部分稻区稻瘟菌对三环唑的敏感性分析

采用菌落生长抑制率法,分析了黑龙江省不同地区稻瘟病菌菌株对三环唑的敏感性.结果表明:三环唑对黑龙江省不同地区稻瘟病菌的平均抑制中浓度(Ec50)有差异,大多数分布在160～190 mg·L1,且400 mg·L-以上的三环唑才能有效抑制稻瘟病菌的生长.同时还发现尚志、富锦地区、佳木斯、萝北、连珠山、北林区、宁安江南地区...     

植物病原物无毒基因研究进展

无毒基因编码的产物激发病原物与植物特异性相互作用,从而导致植物抗性反应。无毒基因已在细菌、真菌、病毒和卵菌等多种植物病原物中得到克隆。无毒基因不但能与抗病基因互作激发植物抗性反应,而且还可能对病原物本身具有其他生理功能。     

辽宁省稻瘟病菌无毒基因型鉴定及分析

【目的】鉴定稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）的无毒基因型,了解无毒基因在不同地区流行菌株中的分布情况,为品种布局提供参考。【方法】根据已经克隆且与稻瘟病菌致病性相关的6个无毒基因序列设计引物,选取辽宁省稻瘟病常发区的26株稻瘟病菌单孢菌株,提取各菌株DNA样本作为模板,进行PCR扩增。通过琼脂糖凝胶电泳及PCR产物测序,对6个无毒基因PCR产物进行碱基和氨基酸序列的分析比较。对琼脂糖凝胶电泳未出条带的,设计不同引物进行验证性试验。【结果】在PCR产物电泳检测中,Avr1-CO39、Avr-pia和Avr-pii没有产物条带,对这3个无毒基因设计验证引物,其PCR产物电泳检测仍没有条带出现,其结果证明辽宁省各水稻主产区流行稻瘟病菌中多不携带Avr1-CO39、Avr-pia和Avr-pii;对于其他3个无毒基因 AvrPiz-t、Avr-pik和Avr-pita则有特异性扩增产物,说明这3个无毒基因在各稻区稻瘟病菌中以不同突变类型及不同频率出现。其中,与Pi2、Pi9和Piz-t对应的AvrPiz-t,分别在22个菌株的中被检测到,且有21个菌株的序列与其序列一致,说明该基因遗传相对稳定,也间接证明携带Pi2、Pi9和Piz-t 的水稻品种在辽宁地区的广谱抗性;与基因组序列不同的16号菌株,在DNA序列192 bp处发生一个单碱基C的缺失,从而导致移码突变,且碱基突变导致氨基酸序列至72位氨基酸时提前终止,而使该基因编码的蛋白质失去无毒基因的功能。与Pik、Pik-p、Pik-m和pik-s对应的Avr-pik,电泳检测结果表明各菌株均有特异性条带出现,经测序验证等位基因序列分为4种类型（B、D、F、G）,其中12个菌株携带可为Pik或其等位基因Pik-m和pik-p所识别的D类型;9个菌株携带B类型,该等位基因曾被报道,但是否具有无毒基因的功能仍未验证;另有2个菌株携带F类型等位基因,该基因为首次发现,并分别出现在丹东和盘锦地区。其特点在于与D类型基因间存在143（A/G）的碱基差异,氨基酸序列翻译结果显示其为错义突变,即48（G/D）;而其余3个菌株携带G类型等位基因,该基因亦属首次发现,且仅出现在抚顺新宾地区,碱基序列与D类型存在168（G/A）的差异,导致翻译提前终止,基因功能丧失。对于Avr-pita,26个菌株特异性扩增产物一致,但测序检测到5种等位基因类型,且均与Avr-pita有差异,碱基序列的变化多导致错义突变。这5种等位基因的氨基酸序列之间差异由3个氨基酸位点的差异所致,分别为83（D/N）、192（Y/C）和207（K/R）,3处突变均在基因结构域范围内,几种等位基因均已见报道。【结论】辽宁稻区流行稻瘟病菌中Avr-pik、AvrPiz-t和Avr-pita分布较为广泛,选育及推广携带相应抗病基因的水稻品种可减轻稻瘟病的危害。