粳稻子预44抗LP11稻瘟病菌基因Pizy6(t)的定位

稻瘟病是世界范围内严重威胁水稻(Oryza sativa)生产可持续发展的主要病害之一,每年造成10%–30%的水稻产量损失。抗瘟水稻品种的培育和育种利用是解决稻瘟病危害最经济有效的方法。对新的致病性菌株进行分离和筛选是定位与克隆抗病新基因及抗病育种的基础。选择分离自不同稻瘟病发生重灾区的单孢菌株,对广谱抗瘟水稻子预44和感病水稻江南香糯进行致病性鉴定,筛选出两材料间致病性差异明显的5个菌株;进一步利用子预44、湘资3150、9311、日本晴、丽江新团黑谷、中花11、TP309和江南香糯8个抗瘟性不同的水稻材料,对筛选的菌株进行致病性鉴定。结果显示,LP11能使广谱抗瘟籼稻湘资3150严重发病,推测其很可能是新进化出来的强致病菌株。利用子预44和江南香糯杂交构建的F2群体进行抗性遗传分析,结果表明子预44对LP11菌株的抗性是由单显性基因控制。利用SSR分子标记和图位克隆方法在子预44中定位了1个抗稻瘟病基因Pizy6(t)。研究结果不仅为抗病相关研究提供了有价值的新菌株,而且为子预44中抗稻瘟病基因Pizy6(t)的克隆奠定了基础。     

利用重组自交系群体检测水稻条纹叶枯病抗性基因及QTL分析

利用81个株系组成的Kinmaze(japonica)／DV85(indica)重组自交系(recombinant inbred lines,RIL)群体,采用苗期强迫饲毒的鉴定方法,以病情指数作为条纹叶枯病的表型值,鉴定亲本及81个RILs对水稻抗条纹叶枯病毒(rice stripe virus,RSV)的抗性。利用QTL Cartographer软件,对水稻条纹叶枯病抗性基因进行检测分析。检测到3个QTL位点：qStv1、qStv7、qStv11分别位于第1、7、11染色体上,各QTL的LOD值为2．44～3．83,贡献率为19．8％～30．9％。根据抗性基因加性效应的方向,在qStv7、qStv11位点上,亲本DV85存在抗条纹叶枯病增效基因,Kinmaze具有抗条纹叶枯病减效基因,而qStv1位点抗性基因效应来源正好相反。     

水稻广谱抗稻瘟病基因研究进展

稻瘟病是水稻生产中的最严重病害之一,由于稻瘟菌小种的高度变异性,垂直抗性基因难以持续控制稻瘟病的危害,因此,克隆和利用广谱持久抗瘟基因被认为是解决稻瘟病问题最经济有效的策略。本文从广谱抗源的筛选与利用,广谱抗瘟基因的定位、克隆与应用等方面对水稻广谱抗稻瘟病基因研究取得的进展进行了概述,并介绍了广谱抗性分子机理的最新研究进展。基于国内外稻瘟病抗性基因研究的现状及趋势,以及我国丰富的抗瘟水稻种质资源,克隆越来越多的广谱抗瘟基因具有重要的理论与应用价值。     

水稻对白叶枯病Xanthomonas oryzae pv.Oryzae水平抗性的数量性状位点(QTL)定位

利用“Lemont/特青”重组自交系（RI）群体研究了水稻对白叶枯病致病菌株CR6的水平抗性。双亲和F1均为感病,重组自交系（RILs）的病斑长度（LL）为带有明显双向超亲的连续变异,显示出典型的多基因遗传特征。部分重组自交系（约占总数90％）对CR6表现高水平抗性（LL≤3cm）。利用由178个良好分离的RFLP标记构建的饱和连锁图,鉴定出11个数量形状位点（QTLs）和3对互作位点解释了RI群体的大部分病斑变异。抗性QTLs定位于水稻第2、3、4、8、9、10、11、12等8条染色体。在来自特青的Xa－4位点上检测到一个有很大加性效应的QTL。其余10个QTLs的抗性等位基因有7个来自特青,3个来自Lemont。研究结果表明多个数量性状位点和失效主基因（Xa－4）残效的累加效应构成了对白叶枯病水平抗性的遗传基础,是重要的抗性组成部分。可以预期在DNA标记的辅助下,这些数量性状位点与主效抗性基因的组合将使水稻品种具有持久抗病性。     

水稻粒长QTL定位与主效基因的遗传分析

该研究利用短粒普通野生稻矮杆突变体和长粒栽培稻品种KJ01组配杂交组合F_1,构建分离群体F_2;并对该群体粒长进行性状遗传分析,利用平均分布于水稻的12条染色体上的132对多态分子标记对该群体进行QTL定位及主效QTLs遗传分析,为进一步克隆新的主效粒长基因奠定基础,并为水稻粒形育种提供理论依据。结果表明:(1)所构建的水稻杂交组合分离群体F_2的粒长性状为多基因控制的数量性状。(2)对543株F_2分离群体进行QTL连锁分析,构建了控制水稻粒长的连锁遗传图谱,总长为1 713.94 cM,共检测出24个QTLs,只有3个表现为加性遗传效应,其余位点均表现为遗传负效应。(3)检测到的3个主效QTLs分别位于3号染色体的分子标记PSM379～RID24455、RID24455～RM15689和RM571～RM16238之间,且三者对表型的贡献率分别为54.85%、31.02%和7.62%。(4)在标记PSM379～RID24455之间已克隆到的粒长基因为该研究新发现的主效QTL位点。     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B／明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系。对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析。实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平。结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位。在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLs,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上。结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度。抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状。     

抗稻瘟病水稻资源抗性基因Pita、Pib、Pi9以及Pikm的分布研究

利用抗稻瘟病水稻资源品种杂交,聚合多个抗性基因是培育持久抗稻瘟病水稻新品种的主要育种途径.利用分子标记技术对水稻抗性资源进行基因型鉴定是分子辅助聚合育种的基础.通过以亚华种业科学院稻瘟病病圃抗病水稻资源为材料,利用特异性分子标记对Pi9、Pita、Pib以及Pikm基因在水稻抗稻瘟病资源的分布进行了鉴定,初步建立了抗性基因数据库.同时对抗性基因及与抗性反应的相关性进行了探讨,结果表明以Pi9为主效基因,同时聚合Pita和Pib抗性基因能提高持久抗稻瘟病能力.     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B/明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系.对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析.实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平.结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位.在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLS,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上.结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度.抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状.     

云南地方稻种持久抗瘟性的研究

1996～1999年,在不同纬度、不同海拔和不同稻作生态类型的重病区设立5个持久抗性稻瘟病鉴定圃。试验材料为云南的74份地方稻种资源,其中粳稻56份,籼稻18份(含野生稻3份)。通过多个抗性组分进行了系统研究,初步表明大白谷(粳、墨江县)、毫弄早(籼、勐海县)、毫玉浪(籼、勐海县)、疣粒野生稻(野、西双版纳自治州)等具有持久抗瘟性能;其中疣粒野生稻高抗细菌性条斑病,对白叶枯病抗性为0级,接近免疫,中抗稻瘟病。通过对品种多抗性组分分析和品种抗性系统聚类分析,提出在不同生态类型时、空动态的病叶片上的产孢量和病斑表型可作为简易、快速鉴定持久抗瘟性指标。     

云南软米直链淀粉含量的遗传分析与基因定位

以低直链淀粉( 软米)品种毫木细与高直链淀粉品种桂朝2号杂交F2代分离群体为试验材料,研究水稻低直链淀粉含量的遗传规律和基因定位。结果表明,软米品种毫木细直链淀粉含量受一个隐性主效基因/QTL控制,该基因位点（QTL）与糯性基因(wx)为非等位。除主效QTL外,可能还有微效基因的作用。用SSR标记检测到该主效基因/QTL位于11号染色体上RM224附近,LOD值为15.4,可解释的表型变异率为32%。     

云南疣粒野生稻稻瘟病抗性

野生稻(Oryza rufipogo)保存有许多栽培稻(O. sativa)不具备或已经消失的优异基因资源, 是扩大栽培稻遗传背景、改良产量与品质、提高抗病虫害及抗逆境能力的重要基因库。疣粒野生稻(O. meyeriana)是中国3种野生稻资源之一, 主要分布在云南。为进一步了解其稻瘟病抗性, 首先利用来自不同稻作区的稻瘟病菌株, 通过注射接种法对疣粒野生稻进行系统的稻瘟病抗性鉴定, 发现疣粒野生稻对接种的所有稻瘟病菌株都感病。进一步采用3'/5' RACE方法, 从疣粒野生稻中克隆了水稻同源基因Pid2和Pid3, 并构建过表达转基因株系对基因功能进行了研究。结果表明, Pid2和Pid3与疣粒野生稻中同源基因间在DNA和氨基酸水平上有较大的序列差异, 过表达转基因的日本晴植株对稻瘟病菌的敏感性与对照相似。推测疣粒野生稻在自然接种条件下, 表现出的抗稻瘟病表型很可能是其旱生叶片结构特征形成了对稻瘟病菌侵染的天然屏障。对控制疣粒野生稻这一类性状基因资源的挖掘和利用, 有利于优良抗性水稻品种的培育。研究结果为疣粒野生稻的研究利用提供了新信息和新思路。     

Osa‐miR167d facilitates infection of Magnaporthe oryzae in rice

MicroRNAs (miRNAs) play important roles in rice response to Magnaporthe oryzae, the causative agent of rice blast disease. Studying the roles of rice miRNAs is of great significance for the disease control. Osa‐miR167d belongs to a conserved miRNA family targeting auxin responsive factor (ARF) genes that act in developmental and stress‐induced responses. Here, we show that Osa‐miR167d plays a negative role in rice immunity against M. oryzae by suppressing its target gene. The expression of Osa‐miR167d was significantly suppressed in a resistant accession at and after 24 h post inoculation (hpi), however, its expression was significantly increased at 24 hpi in the susceptible accession upon M. oryzae infection. Transgenic rice lines over‐expressing Osa‐miR167d were highly susceptible to multiple blast fungal strains. By contrast, transgenic lines expressing a target mimicry to block Osa‐miR167d enhanced resistance to rice blast disease. In addition, knocking out the target gene ARF12 led to hyper‐susceptibility to multiple blast fungal strains. Taken together, our results indicate that Osa‐miR167d negatively regulate rice immunity to facilitate the infection of M. oryzae by downregulating ARF12. Thus, Osa‐miR167d‐ARF12 regulatory module could be valuable in improvement of blast‐disease resistance.     

江西稻瘟病菌稻巨座壳致病性分化年度动态变化

为明确江西水稻种植区稻巨座壳菌（稻瘟病病菌）的年际变化规律,本研究采用7个中国鉴别寄主与30个单基因鉴别品系两套鉴别寄主分别鉴定分析了2006-2018年间从江西37个水稻主要种植县市分离的1 161个稻瘟病单孢菌的生理小种、致病力、致病类型与无毒基因型等。研究结果表明,江西稻瘟病菌可以分成7群49个生理小种,其中ZA、ZB、ZC群为优势种群,ZB13为优势小种,出现频率为18.00%,以毒性较强的强致病力菌株为主;江西稻瘟病菌在生理小种构成、优势小种、致病力年际变化方面均具有3-5年的周期性;江西历年稻瘟病菌的致病类型较为丰富且存在年度差异,菌株致病类型占各年度总菌株数的82.79%-98.21%,优势致病型菌株占当年总菌株的3.57%-5.77%;历年稻瘟病菌的无毒基因个数为24-29个,其中Avr-Pizt、Avr-Piz5、Avr-Pik、Avr-Pik(C)在历年供试菌株中出现频率较高,说明与之相对应的抗瘟基因在江西抗病育种与抗性品种布局中具有较好的应用价值。     

水稻稻瘟病抗性基因的克隆、育种利用及稻瘟菌无毒基因研究进展

稻瘟病是世界上影响水稻(Oryza sativa)粮食生产的主要病害之一, 抗病基因的发掘与利用是抗病育种的基础和核心。随着寄主水稻和病原菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序和基因注释的完成, 水稻和稻瘟病菌的互作体系成为研究植物与真菌互作的模式系统。该文对稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种利用进行概述, 并通过生物信息学分析方法, 探讨了水稻全基因组中NBS-LRR类抗病基因在水稻12条染色体上的分布情况, 同时对稻瘟病菌无毒基因的鉴定及无毒蛋白与抗病蛋白的互作进行初步分析。最后对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行分析并展望了未来的研究方向, 以期为水稻抗稻瘟病育种发展和抗病机制的深入理解提供参考。     

水稻稻瘟病和纹枯病抗性鉴定方法

水稻(Oryza sativa)是世界上最重要的粮食作物, 但稻瘟病和纹枯病等病害严重危害水稻的产量和品质, 给我国乃至全球粮食安全带来巨大威胁。鉴定水稻抗病资源、克隆抗病基因、揭示抗性机理并在育种中加以利用, 对抵御水稻病害和保障粮食安全具有十分重要的作用。准确评价水稻资源的抗病性, 是开展抗病机理研究和育种生产应用的关键环节。该文详述了水稻幼苗期人工喷雾接种、分蘖期和孕穗期田间注射接种与离体叶片戳伤接种的稻瘟病抗性鉴定方法, 以及水稻分蘖期田间接种、孕穗期温室接种和离体茎秆接种的纹枯病抗性鉴定方法, 以期为同行鉴定水稻资源、开展抗病理论和应用研究提供参考。     

Engineering broad-spectrum disease-resistant rice by editing multiple susceptibility genes

Rice blast and bacterial blight are important diseases of rice (Oryza sativa) caused by the fungus Magnaporthe oryzae and the bacterium Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo), respectively. Breeding rice varieties for broad-spectrum resistance is considered the most effective and sustainable approach to controlling both diseases. Although dominant resistance genes have been extensively used in rice breeding and production, generating disease-resistant varieties by altering susceptibility (S) genes that facilitate pathogen compatibility remains unexplored. Here, using CRISPR/Cas9 technology, we generated loss-of-function mutants of the S genes Pi21 and Bsr-d1 and showed that they had increased resistance to M. oryzae. We also generated a knockout mutant of the S gene Xa5 that showed increased resistance to Xoo. Remarkably, a triple mutant of all three S genes had significantly enhanced resistance to both M. oryzae and Xoo. Moreover, the triple mutant was comparable to the wild type in regard to key agronomic traits, including plant height, effective panicle number per plant, grain number per panicle, seed setting rate, and thousand-grain weight. These results demonstrate that the simultaneous editing of multiple S genes is a powerful strategy for generating new rice varieties with broad-spectrum resistance.     

云南两个县陆稻稻瘟病菌稻巨座壳交配型测定及致病性分析

2014年,自云南省沧源县及耿马县陆稻地方品种上分离99个稻瘟病菌稻巨座壳单孢菌株,采用4个已知交配型的标准菌株对其进行育性和交配型测定。结果表明,两地稻巨座壳菌株具较高的育性,平均可交配率高达90.8%,且可育菌株中,MAT1-1和MAT1-2菌株分别占60.9%和39.1%;分别随机对沧源县南撒村和班考村同一田块MAT1-1型和MAT1-2型可育两性菌株进行交配,均能发育形成成熟的子囊孢子,说明该陆稻地区稻巨座壳菌的可育菌株数量丰富,且于适宜条件极有可能产生有性世代;利用22个以丽江新团黑谷为背景、持有不同抗稻瘟病基因的单基因系对分离的99个稻巨座壳菌株的致病性进行测定,明确了不同菌株的致病性,且发现Pik-h、Piz-t、Pi5及Pi9基因表现出良好的抗性,平均抗病频率达到90.0%以上、是抗病育种的优异抗原;同时,菌株对特定抗性基因致病性的明确,也为选用不同菌株的组合开展有性杂交,构建遗传群体开展稻巨座壳菌无毒基因的克隆鉴定奠定了基础。     

Tangeretin inhibits fungal ferroptosis to suppress rice blast

Flavonoids are polyphenolic secondary metabolites that function as signaling molecules, allopathic compounds, phytoalexins, detoxifying agents and antimicrobial defensive compounds in plants. Blast caused by the fungus Magnaporthe oryzae is a serious disease affecting rice cultivation. In this study, we revealed that a natural flavonoid, tangeretin, substantially delays the formation of M. oryzae appressoria and blocks the development of blast lesions on rice plants. Our data suggest that tangeretin has antioxidant activity that interferes with conidial cell death/ferroptosis, which is critical for M. oryzae pathogenicity. Tangeretin showed a ferroptosis inhibition efficacy comparable to the well-established liproxstatin-1. Furthermore, overexpression of the NADPH oxidases NOX1 or NOX2 significantly decreased sensitivity toward tangeretin treatment, suggesting Nox-mediated lipid peroxidation as a possible target for tangeretin in regulating redox signaling and ferroptosis in M. oryzae. Our nursery and field tests showed that application of tangeretin can effectively mitigate overall disease symptoms and prevent leaf blast. Our study reveals the plant-derived fungal ferroptosis inhibitor tangeretin as a potential and novel antifungal agrochemical for the sustainable prevention of the devastating blast disease in important cereal crops.     

Pi35(t), a new gene conferring partial resistance to leaf blast in the rice cultivar Hokkai 188

The japonica rice cultivar Hokkai 188 shows a high level of partial resistance to leaf blast. For mapping genes conferring the resistance, a set of 190 F₂ progeny/F₃ families was developed from the cross between the indica rice cultivar Danghang-Shali, with a low level of partial resistance, and Hokkai 188. Partial resistance to leaf blast in the F₃ families was assessed in upland nurseries. From a primary microsatellite (SSR) linkage map and QTL analysis using a subset of 126 F₂ progeny/F₃ families randomly selected from the above set, one major QTL located on chromosome 1 was detected in the vicinity of SSR marker RM1216. This QTL was responsible for 69.4% of the phenotypic variation, and Hokkai 188 contributed the resistance allele. Segregation analysis in the F₃ families for partial resistance to leaf blast was in agreement with the existence of a major gene, and the gene was designated as Pi35(t). Another QTL detected on chromosome 8 was minor, explained 13.4% of the phenotypic variation, and an allele of Danghang-Shali increased the level of resistance in this QTL. Additional SSR markers of the targeted Pi35(t) region were further surveyed in the 190 F₂ plants, and Pi35(t) was placed in a 3.5-cM interval flanked by markers RM1216 and RM1003.