广东省主栽水稻品种稻瘟病主效抗性基因的鉴定及分析

 利用稻瘟病抗性基因进行抗病新品种的培育是控制稻瘟病害最经济、有效的措施。为了明确当前广东省水稻稻瘟病抗性基因的分布特点,本研究利用Pi1、Pi2、Pi9、Pib、Pita等5个已克隆主效抗稻瘟病基因的分子标记,结合叶瘟和穗颈瘟自然抗性鉴定,对70份广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成进行了分析。结果显示,含有Pi2抗性基因的水稻品种有10份(占14.3%),抗性贡献率显著;Pib和Pita的检出率较高,分别为42份(60%)和37份(52.9%),但对广东省稻瘟病菌的抗性较弱;未检测到上述已知主效抗稻瘟病基因的有13份(18.6%),表现为感稻瘟病;全部供试材料均未检测到含有Pi1和Pi9抗性基因。本研究揭示了广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成及其对稻瘟病抗性的贡献,为华南稻区抗病新品种的培育提供重要参考。     

广东省主栽水稻品种稻瘟病主效抗性基因的鉴定及分析

 利用稻瘟病抗性基因进行抗病新品种的培育是控制稻瘟病害最经济、有效的措施。为了明确当前广东省水稻稻瘟病抗性基因的分布特点,本研究利用Pi1、Pi2、Pi9、Pib、Pita等5个已克隆主效抗稻瘟病基因的分子标记,结合叶瘟和穗颈瘟自然抗性鉴定,对70份广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成进行了分析。结果显示,含有Pi2抗性基因的水稻品种有10份(占14.3%),抗性贡献率显著;Pib和Pita的检出率较高,分别为42份(60%)和37份(52.9%),但对广东省稻瘟病菌的抗性较弱;未检测到上述已知主效抗稻瘟病基因的有13份(18.6%),表现为感稻瘟病;全部供试材料均未检测到含有Pi1和Pi9抗性基因。本研究揭示了广东省主栽水稻品种和骨干亲本抗稻瘟病基因的组成及其对稻瘟病抗性的贡献,为华南稻区抗病新品种的培育提供重要参考。     

331份四川小麦品种(系)在甘肃陇南抗条锈性表现及利用价值

2014年-2017年度先后对331份四川省小麦生产品种(系)在温室进行苗期人工接种条锈菌混合菌鉴定和甘谷试验站大田成株期分别接种CYR32、CYR33、CYR34、G22-14、中4-1和混合菌鉴定,同时在甘谷试验站和汪川良种场两地进行自然诱发鉴定。结果发现:在人工接种条件下,苗期、成株期表现抗病的分别有‘XK201465’等36份和‘XK20132’等72份材料,分别占10.88%和21.75%;有‘XK62483’等11份材料全生育期表现抗病,占3.32%;两地三年自然诱发鉴定发现,仅有‘XK20132’等5份材料在两地均表现抗病,有‘川农17’等30份材料具有慢条锈性。对供鉴材料在甘肃陇南的利用前景进行了分析。     

华东地区水稻品种条纹叶枯病抗性鉴定

为了丰富水稻条纹叶枯病的抗性资源和加快条纹叶枯病抗性品种培育,对69份来自华东及华南地区的籼粳不同亚种材料,在浙江、江苏两地进行苗期人工接虫和大田自然诱发筛选条纹叶枯病抗性资源.11份材料表现出较好的条纹叶枯病抗性,抗性水平与目前华东地区广泛利用的抗源镇稻88相当,且抗性表现为显性遗传.分子标记鉴定发现,其中3份材料与镇稻88抗性位点一致,而其余材料与镇稻88不同.这些抗性材料育成的后代抗性好、产量高,是培育江浙沪等晚粳稻区条纹叶枯病抗性品种的优质亲本.     

玉米品种抗茎腐病鉴定

１９９１￣１９９５年采用自然发病和土壤接种方法鉴定了１５５０份玉米品种对茎腐病的抗病性,表现高抗的３９７份,中抗３０４份,中感３６４份,高感４８５份,经重复鉴定,筛选出７６份抗性稳定的自交系和杂交种。不同抗性品种用肿囊腐霉菌和串珠镰刀菌接种测定,抗性反应基本一致,人工接种比自然发病鉴定效果好,通过病圃自然发病初筛,人工土壤接处复选,可准确鉴定大量材料的抗病性。     

水稻品种对稻纵卷叶螟的抗性鉴定

利用人工接卵和田间自然诱发鉴定1026个水稻品种(系)对稻纵卷叶螟的抗性,筛选出27个具有不同程度抗性的品种(系),其中黄金波品种可作为杂交育种的抗源,西海89品种具有抗病(穗颈瘟)以及丰产性好等特点,很有利用价值。此外,对抗性机制进行了初步研究和讨论.     

利用分子标记提高筛选普感水稻抗病突变体的准确性

 水稻丽江新团黑谷(LTH)是一个云南地方粳稻普感品种,对全球近2 800多个稻瘟病菌生理小种均表现为感病表型。本研究为利用⁶⁰Co-γ射线辐照处理LTH种子,分单株收获M₁代种子。对M₂和M₃代植株分别进行稻瘟病的自然诱发筛选和人工喷雾接种筛选,以期从LTH中筛选获得抗性提高的突变体。在突变体筛选过程中,我们发现突变体的遗传背景受到零星异交或混杂干扰,这种情况在其他本底抗性水平较高的抗性突变体筛选中往往容易被忽略。为了确保突变体遗传背景的真实性,我们利用分布在水稻12条染色体上的在粳稻LTH与籼稻品种间存在多态性的In/Del标记,分析候选抗性植株是否为LTH纯合背景,以排除杂合假抗性个体。通过两种不同的筛选策略,最终从M₃代植株中分别鉴定出1份和4份抗性突变体,为进一步研究LTH普感特性奠定基础。将其中一个LTH抗病突变体分别与野生型LTH和籼稻普感品种CO39进行杂交,获得的F₂群体人工喷雾接种稻瘟病菌后调查抗、感植株的分离情况,分析结果显示,该突变体性状符合单个显性基因控制的遗传规律。另外,本研究结果表明:在水稻诱变育种工作中,不仅要做到充分隔离,还需借用分子标记辅助剔除零星意外串粉造成的杂合假突变体,以提高水稻突变体筛选的准确率。     

转基因水稻对稻瘟病的抗性研究

 采用苗期初筛、复筛、抗谱测定和田间自然诱发试验等不同鉴定方法,对经分子检测证明已整合有碱性几丁质酶基因和β-1,3-葡聚精酶基因的22个转化系的转基因水稻植株进行稻瘟病抗性鉴定研究,筛选出对稻瘟病的抗性比原种对照七丝软占有明显提高的一系列转基因水稻品系,其中表现高抗的有来自F4-9转化株系的7个品系。高抗材料的R7代品系,经室内抗谱测定及田间病圃试验结果,仍然表现高抗稻瘟病。本研究通过转基因技术,成功地将优质感病品种改良成高抗品系,研究结果证明了利用基因工程手段培育抗病水稻新品种是一个非常有希望的育种途径。     

国外抗病水稻种质的筛选与利用

1984—1992年,作者共鉴定由国际水稻所提供的国际稻瘟病圃材料2038份和国际白叶枯病圃材料1126份计3164份次。通过苗期、成株期鉴定和抗病谱测定,推荐13份对22个稻瘟病菌生理小种的抗瘟率为70%以上的材料和15份抗白叶枯病菌不同致病型的材料以及10份抗性强,产量高,米质较优的品种,经适应性试验后可直接或闻接应用于生产。     

云南省水稻稻瘟病菌无毒基因AVR-Pia变异及水稻抗性基因Pia的有效性

为进一步了解田间稻瘟病菌Magnaporthe oryzae群体中AVR-Pia基因的分布及变异,利用水稻单基因系IRBLa-C水稻品种对自云南省13个市(州)采集分离得到的471株稻瘟病菌菌株进行抗性基因Pia有效性测定;利用无毒基因AVR-Pia特异性标记对471株稻瘟病菌菌株进行PCR检测和测序,并分析稻瘟病菌群体中无毒基因AVR-Pia的分布及DNA结构变异;利用有效性结果和PCR检测结果对471株菌株进行反应型划分,筛选鉴定菌株;利用鉴定菌株对云南省112份地方稻种进行Pia基因鉴定。结果表明,在471株稻瘟病菌菌株中,对含有Pia基因的水稻单基因系IRBLa-C表现为抗病和感病的菌株数分别为139株和332株,所占比例分别为29.5%和70.5%;在471株稻瘟病菌菌株中,分别有244株和227株菌株含有无毒基因AVR-Pia和不含有无毒基因AVR-Pia,所占比例分别为51.8%和48.2%,无毒基因AVR-Pia主要为完全缺失变异;在471株稻瘟病菌菌株中,A-和V+反应型菌株数分别为56株和161株,共217株,占总菌株数的46.1%,在13个市(州)稻瘟病菌群体中,A-和V+反应型菌株所占比例差异较大,其中在普洱市、红河哈尼族彝族自治州、昭通市、玉溪市4个市(州)的比例较大,分别为77.8%、57.1%、52.1%和50.0%;在112份云南省地方稻种质资源中,有20份地方稻品种含有抗性基因Pia,主要分布在9个市(州)中。表明云南省13个市(州)绝大部分水稻产区水稻Pia基因已丧抗性,含Pia基因的水稻种质在云南省分布较广。     

我国部分水稻品种对稻瘟病的抗谱测定

选用10省6群16个稻瘟病菌生理小种,对10省29个研究所提供的318个水稻品种(系)进行测定,提出加农Si-Pi661020、81005等19个抗性品种(系)可作杂交亲本利用,对其中经济性状较好的品种(系)可根据各省当地小种的出现频率和分布情况,在较大范围内种植。 本试验选用我国近年分离的16个稻瘟菌生理小种,对318个有希望的水稻品种(系)进行了苗期抗稻瘟病谱测定和田间人工接种、自然诱发3病(稻瘟病、白叶枯病、纹枯病)的鉴定,为全面评价供测品种(系)的抗病性提供依据^[2]。现将试验的方法和结果简述如下:     

水稻外引品种（系）抗稻瘟病性鉴定

１９９１～１９９５年共鉴定由国际水稻所提供的国际稻瘟病圃材料１２３５份。通过苗期人工接种和田间自然诱发鉴定，筛选出ＩＲ１３７６１－１１－３、ＩＲ１８３４９－２２－１－２－１－１、ＩＲ３８７、ＧＩＺＡ１７５、ＭＩＬＹＡＮＧ９５、水源３５５６份抗性较为稳定的材料，可供育种和生产部门选用     

水稻miR444b.2调控稻瘟病抗性及分蘖

microRNA(miRNA)是一类长度在20~24 bp的保守小RNA分子,广泛存在于真核生物中,参与调控生长发育及抗逆、抗病等反应。在前期研究中,我们对比感病和抗病水稻材料在接种稻瘟病菌前后miRNA的累积量,发现miR444b.2的累积量变化在抗病和感病材料间存在显著差异,但其在水稻对稻瘟病抗性中的作用尚不清楚。本文进一步对水稻感病和抗病材料接种稻瘟病菌,通过检测不同时间点miR444b.2及其靶基因的累积量来分析miR444b.2与水稻稻瘟病抗性的关系;同时,构建过表达miR444b.2的转基因水稻材料,对转基因材料进行了抗性分析及农艺性状分析。结果表明,在稻瘟病菌开始侵染水稻的24 h内,随着侵染时间的增加,miR444b.2在感病材料中的累积量也随之增加,而在抗病材料中的累积量则逐渐降低;相反,miR444b.2的靶基因中,MADS盒家族基因在感病材料中的转录受到抑制或变化不大,在抗病材料中的表达明显增加,与miR444b.2的累积量变化趋势相反,提示miR444b.2可能通过调节MADS盒家族基因的表达量来调控稻瘟病抗性。而且,过表达miR444b.2的转基因植株变得更加感病,主要表现为:与对照相比,叶片发病病斑数量增多、病斑面积增大、防御相关基因转录水平变低;而miR444b.2的靶基因在过表达miR444b.2的转基因植株中的转录水平显著降低。此外,miR444b.2过表达植株的分蘖数较对照减少。这些结果说明,miR444b.2通过调控MADS盒家族基因来负调控稻瘟病抗性及调节水稻分蘖。     

山西小麦品种和育种材料抗锈病、白粉病鉴定

2011—2015年,采用人工接菌方法,对25个育种单位的601份小麦品种和育种材料进行了小麦条锈病、叶锈病和白粉病的抗病性鉴定,筛选出对小麦条锈病抗性表现良好的品种材料36份,对小麦叶锈病抗性表现良好的品种材料16份,对小麦白粉病抗性表现良好的品种材料12份。     

广西玉米种质资源抗病性鉴定

1987年——1990年作了广西玉米种质资源对玉米大、小斑病和丝黑穗病三大病害的抗性鉴定。4年来田间人工接菌鉴定1281份种质资源,筛选出抗病性能好、抗性遗传稳定,配合力较高、农艺性状较好的抗源材料16份供育种单位应用,已先后组配的杂交组合66个,其中已育成经省级鉴定并在生产上推广的有2个品种,有8个品种已通过省级区试,尚有4个品种正在区试中。     

水稻对白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌的抗性研究

作者报道了水稻对广东白叶枯病强毒菌系Ⅴ型菌抗性研究与抗源筛选评价结果。从1076份国内外水稻种质资源中筛选出29份抗病材料,占2.70％。其中IRBB7等5份具有广谱、高抗兼较好农艺性状。由日本和国际水稻所鉴定的14个抗性基因中Xa-3、xa-5、Xa-7、xa-13等抗Ⅴ型菌。抗Ⅴ型菌材料多数兼抗其它菌型,但亦有一些不抗Ⅳ型菌,表明菌型与品种间有强烈互作效应。水稻对Ⅴ型菌抗性与其类型有关,梗稻与籼稻、糯稻与粘稻、国外稻与国内稻比较,抗病率均以前者为高。     

水稻稻瘟病抗性QTL的定位分析

 稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一。以抗稻瘟病的云南省地方品种魔王谷（MWG）和感稻瘟病的湖北省审定品种鄂晚8号（EW8）为亲本材料,构建双单倍体分离群体（DH）。利用22个菌株对亲本材料MWG/EW8进行致病性鉴定,从中筛选到5个毒性不同的鉴别菌株用于考察DH群体的稻瘟病抗性,构建包含120对SSR标记的分子遗传连锁图进行数量性状位点（QTL）的分析,鉴定出3个抗性QTL,均位于第6染色体长臂RM541附近, 3个QTL对抗病表型的贡献率介于7.7%~15.2 %之间,3个QTL的抗病等位基因均源自亲本MWG。     

茎瘤芥抗根肿病育种材料筛选与创制

为更好地防治茎瘤芥根肿病,本研究通过采用田间自然诱发和室内人工接种根肿菌的鉴定方法,对14份材料进行根肿病抗性鉴定,筛选出5份可作为茎瘤芥抗根肿病育种材料创制的抗性资源:‘中芜’‘CR云’‘华双5R’‘CR春丽’和‘CR-英雄’用两种方法鉴定均表现高抗或免疫根肿病。利用‘CR云’作为抗根肿病基因的供体亲本进行茎瘤芥抗根肿病材料的创制,获得茎瘤芥和白菜种间杂交的F1,结合形态学鉴定和根肿病抗性鉴定确定为真杂种。     

玉米种质对玉米大斑病抗性鉴定与评价

为给玉米大斑病抗病育种和生产上进行抗性基因轮换提供基础材料和科学依据。2012—2013年,用田间人工接种玉米大斑病菌混合菌种的方法,对283份国内外玉米种质进行了玉米大斑病[Exserohilum turcicum(Pass.)Leonard et Suggs]抗性鉴定与评价。在加大玉米种质对大斑病菌种群的抗性选择范围条件下,鉴定筛选出以5级中抗为主的抗病种质116份。试验结果同时表明,玉米种质对玉米大斑病的抗性表现存在差异。但总体抗病能力较低。国内玉米种质对大斑病的抗病能力强于新引进的国外玉米种质的抗病能力。具Ht1背景种质的抗性丧失较为严重,具Ht2、Ht3和Ht N背景种质的抗性相对较好。     

水稻防御反应相关基因对稻瘟病菌的响应

水稻与稻瘟病菌的互作已成为研究植物与病原真菌互作的模式系统。利用RT-PCR技术检测了6个水稻品种(分别含有抗病基因Pik-s、Pita、Pit、Pi1、Pi9的近等系及回交亲本丽江新团黑谷LTH)与稻瘟病菌互作过程中多个信号相关及PR基因的表达。结果表明带有稻瘟病抗性基因Pik-s、Pita、Pit的水稻品种和LTH对稻瘟病菌#626侵染表现为亲和互作,带Pi1和Pi9的水稻品种表现为非亲和互作;稻瘟病菌接种后,亲和互作中MAPK6和MAPK12表现为上调表达,带有抗性基因Pi9的水稻品种IRBL22中BIMK2表现为上调表达。总体来看,含有不同抗病基因的水稻近等系中的PR基因对稻瘟病菌的响应较为多样,非亲和互作中在早期或早中期表现为PR基因上调表达,而亲和互作中主要在晚期上调表达,说明这些PR基因表达的时间在植物与病原互作的不同时期发挥着不同的作用。