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.     

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.     

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。     

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。     

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。     

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.     

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。     

湖南稻瘟病菌群体遗传多样性与病菌致病型的关系

用8对SSR引物对230个稻瘟病菌菌株进行遗传多样性分析。经UPGMA聚类分析,在相异系数为0.23水平上,供试菌株划分为7个遗传宗谱,其中Ⅰ、Ⅴ、Ⅵ宗谱为优势宗谱,所占比例分别为23.9%、23.5%和23.0%,Ⅳ和Ⅶ宗谱中分别只有1个和5个菌株,其所占比例仅为0.43%和2.17%。用7个全国统一鉴别品种对从230个菌株中选出的77个菌株进行致病型鉴定,结果表明湖南稻瘟病菌分属ZA、ZB、ZC、ZD、ZE、ZF、ZG等共7群30个致病型。其中 ZA、ZB、ZC 3个种群的分化较强,分别含6、10、7个致病型,其中ZG1为优势致病型,出现频率为26.5%。SSR标记的遗传多样性分析结果以及以不同鉴别品种表型来划分的致病型结果表明,菌株遗传宗谱与致病型不存在一一对应关系。     

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。     

云南粳稻区水稻品种多样性田间稻瘟病菌群体的遗传结构

利用稻瘟病菌的一段倒位重复序列Pot2设计的一对引物,采用rep PCR分子指纹技术对来自云南省弥勒县粳稻种植区的水稻品种（净栽合系41、净栽黄壳糯、混栽合系41和黄壳糯）多样性田间242个稻瘟病单孢分离菌株的DNA进行扩增。结果显示所有供试菌株均扩增出2~28条谱带,扩增片段大小为400 bp~23 kb,但80%左右的片段集中在0.4~6.0 kb。将供试菌株扩增谱带进行聚类分析,比较了混栽与净栽田间病菌群体遗传结构的组成差异。结果表明,在粳稻种植区,水稻品种多样性种植有利于对稻瘟病菌的稳定性选择,在不同的遗传相似水平, 菌株遗传宗群复杂度与栽培方式有一定的相关性。混栽田间病菌遗传宗群较净栽田间复杂。在80％的相似水平上,净栽糯稻田间的稻瘟病菌被划为13个宗群,而混栽粳稻和黄壳糯田间由糯稻品种上分离的稻瘟病菌群体被划为20个宗群;净栽粳稻田间的稻瘟病菌可划为9个宗群,而混栽粳稻和糯稻田间由粳稻品种上分离的稻瘟病菌群体可划为15个宗群。     

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。     

江苏与云南稻瘟病菌群体遗传结构多样性比较

利用10对SRAP引物对来自江苏和云南的共82个稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)菌株构成的试验群体进行了遗传结构分析,并进一步分别对2省的群体遗传结构进行详细的比较研究。试验结果表明,82个供试菌株在相似性系数为0.83时共被划出28个遗传宗谱;其中江苏群体分布于其中的13个宗谱,其宗谱频率和遗传多样性指数分别为31%和0.74。云南群体则分布于其余的15个宗谱,其宗谱频率和遗传多样性指数依次为37.5%和0.89。由此可见,江苏群体的遗传多样性远不及云南群体的丰富。值得关注的是,在28个宗谱中并没有一个宗谱是由2个群体共同组成的。由此推测,江苏与云南2个群体之间存在显著的遗传特异性或异质性。换言之,从两个群体的进化的角度来说,它们是2个相互独立进化而来的群体。这就意味着,在两省之间开展抗性育种以及品种交流等具有很大的潜力。     

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。     

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.     

基于无毒基因序列的稻瘟病菌指纹类型与致病型的关系初探

基于已克隆的稻瘟病菌无毒基因序列和基因组序列,设计了4对特异性引物,对不同来源的31个菌株进行PCR扩增,得到13个指纹类型。同时将31个菌株在7个中国鉴别品种、7个以丽江新团黑谷为背景的近等基因系鉴别品种和12个日本单基因鉴别品种上接种鉴定其致病型,分析菌株指纹类型与致病型之间的关系。结果表明,病菌的指纹类型与基于日本单基因鉴别品种划分的致病型间存在一定程度的对应关系。     

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。     

稻瘟病菌株CH63和TH16杂交组合的遗传图谱构建及无毒基因定位

 测定了CH63和TH16杂交后代（F1代子囊孢子群体）在36个水稻品种上的致病性，依据F1代子囊孢子群体在不同品种上的无毒性/毒性表型和SSR、SCAR和RAPD等分子标记的多态性位点共分离构建了稻瘟病菌的遗传图谱。图谱共有151个标记位点，7个连锁群，全长1038.4 cM。由杂交后代在不同品种上的无毒性/毒性分离鉴定出CH63菌株持有多个无毒基因，在该遗传图谱中初步定位了Avr2 K59、Avr C105TTP1、Avr Zh156、Avr Xuan1641、Avr Xuan6392和Avr C103TTP 6个无毒基因，分别定位在第1、第4和第7染色体上。     

转铁蛋白基因增强水稻对氧化胁迫与稻瘟病菌的抗性

对转豌豆铁蛋白（pea ferritin,Fer）基因水稻T1代的53个株系进行PCR检测,52个株系能扩增出阳性PCR产物。通过测定光合作用过程中最大光化学通量（Fv/Fm值）分析了由百草枯处理引起的T1代水稻叶片的氧化损害。与未转基因水稻相比,转Fer基因水稻的叶片对氧化胁迫的耐受能力有不同程度的增强。百草枯处理后转基因植株叶片叶绿素含量与水处理叶片相比没有明显下降,而未转基因植株叶片叶绿素含量降低至水处理叶片的20％左右。选取9株对氧化胁迫耐受能力较强的水稻进行了Northern blot分析和子代的稻瘟病抗性测定,其中5株转基因植株Fer mRNA 积累增强。病原菌接种后T2代转基因植株的病斑数量明显少于非转基因植株。表明转Fer基因水稻对氧化胁迫和病原菌有较好的抗性。     

Resistance Evaluation of Some Chinese Leading Rice Maintainer, Restorer lines and Their Hybrids to Magnaporthe grisea

Six isolates of Magnaporthe grisea were selected to inoculate on 10 Chinese leading maintainer lines (B-lines), 14 restorer lines (R-lines) and their F1 hybrid plants. In the tested rice materials, R-lines were proved to be more resistant to blast than B-lines.The resistance frequency of about 25% F1 hybrid plants was less than their parents. In addition, 26 isolates of M. grisea collected from different rice growing areas of China were inoculated on 13 new improved hybrid rice combinations. The resistance frequencies of 5 improved hybrids were better than those of the controls and leading varieties in rice production of China.