野生稻基因导入系W6023对白叶枯菌的抗谱及转录组差异表达基因分析

水稻白叶枯病是世界性水稻病害,严重威胁水稻的高产和稳产。为了挖掘水稻抗白叶枯病新基因,本研究对一个野生稻基因导入系W6023进行了白叶枯病多菌系接种鉴定及抗谱分析,发现W6023具有广谱抗病性。用强致病菌PXO99诱导W6023及其感病轮回亲本IR24后进行转录组测序,分别获得105644962和91022599条序列,通过GO注释及KEGG富集分析,发现差异表达基因主要富集在次生代谢产物的生物合成、植物激素信号转导及糖代谢途径等方面。在这些差异表达基因中,发现203个基因的表达有显著差异,其中在W6023中上调表达的基因有114个(56.2%),下调表达的有89个(43.8%),而且35.9%分布在第11染色体上。生物信息学分析发现在203个差异表达基因中有16个属于类抗病基因,如NBS-LRR等;14个直接或间接与水稻体内过氧化物的代谢相关,如编码过氧化物酶和金属硫蛋白等;6个编码抗病相关转录因子,如WRKY和NAC等;18个为信号传导相关基因,编码钙调素结合蛋白和萜类合成酶等。随机选择6个W6023中上调表达和3个IR24中上调表达的基因进行RT-PCR及qRT-PCR分析,结果与转录组测序结果一致,表明本研究获得的转录组测序数据结果是可靠的,为以后更深入挖掘W6023的抗病基因及分子机理研究提供了基础。     

水稻品种资源对细菌性条斑病菌的抗性评价

选育和应用抗病品种是防治水稻细菌性病害最经济、有效的方法,抗性资源的筛选及利用是选育抗病品种的前提。本研究利用苗期喷雾法对中国59个水稻品种、318份国外稻种资源以及13个抗白叶枯病近等基因系进行了细菌性条斑病抗性评价。测定的59个中国水稻品种对测试的细菌性条斑病病原均表现出感病;在鉴定的318个国外稻种资源中,抗细菌性条斑病的材料有82个,其中高抗和抗的稻种资源有POPONG、IR63372-8、WEDA HEENATI、BALAYAN、GHARIBE等17份;在测试的13个抗白叶枯病近等基因系中,仅有IRBB5表现出抗细菌性条斑病,对白叶枯病抗谱较广的IRBB21、CBB23对测试的病菌表现出高感。应用SPSS统计软件,对82个抗细菌性条斑病的稻种资源和13个抗白叶枯病近等基因系的细菌性条斑病和白叶枯病的抗性相关性分析结果分别为r值0. 103和P值0. 358( 0. 05)、r值0. 527和P值0. 064( 0. 05),表明测试稻种对两病的抗性没表现出相关性。利用xa5基因功能标记,对79个抗细菌性条斑病资源进行了xa5基因检测,结果显示有30个品种含有xa5基因,其余49个不含xa5基因。本研究筛选出的49个抗性稻种资源对抗细菌性条斑病基因的挖掘以及品种的创制具有重要的价值。     

云南水稻品种冬糯的白叶枯病抗性基因定位研究——Ⅰ.抗病基因的初级三体分析定位

本文研究了云南稻品种冬糯对我国水稻白叶枯病(Xanthomonas campestris pv. oryxac)菌系“江陵691”的抗性遗传和抗病基因与初级三体额外染色体的关系。冬糯对白叶枯病菌系“江陵691"的抗性受一对隐性基因控制(xa-k);该抗病基因分别与Xa-a、xa-c、Xa-(?)、Xa-f和Xa-i不等位,并呈独立遗传;与Xa-g不等位,呈连锁遗传,重组值为28.7%。冬糯抗病基因与Triplo-7的额外染色体即第7染色体有关,推定冬糯所带的抗病基因位于第7染色体上。以IR36为遗传背景的初级三体系带有一对显性抗白叶枯病基因,该抗病基因位于第11染色体上。     

体细胞突变体HX-3抗水稻白叶枯病基因的鉴定

以感病杂交稻恢复系明恢63的成熟胚为外植体,利用离体筛选技术获得了抗水稻白叶枯病细胞突变体HX-3。连续8年以我国长江流域白叶枯病代表菌析浙173（IV型）对HX-3的R1到R9代进行抗性鉴定,HX-3的抗病性可以稳定遗传。抗性遗传分析表明HX-3的抗性由1对显性核基因控制。1999～2000年连续两年利用我国、菲律宾和日本的32个水稻白叶枯病菌株,测定HX-3及IRBB1等13个具不同显性抗病基因的近等基因系抗性,HX-3抗谱广,且与已知显性抗病基因的抗谱不同。在此基础上,以抗白叶枯病近等基因系IRBB4、IRBB7、CBB12和IRBB21和HX-3杂交,进行等位性分析,4个杂交组合的F2代均出现抗、感分离,说明HX-3与这4个基因不等位。综合以上研究结果,HX-3具有1个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa-25(t）。     

水稻OsERF96应答病原菌的表达及启动子的功能分析

前人研究发现水稻Os ERF96(ethylene responsive factor 96)可应答白叶枯病病原菌的侵染,但其功能及表达调控机制仍不清楚,本研究进一步分析了该基因在水稻应答稻瘟病病原菌侵染及外源激素(SA和Me JA)处理下的转录情况,并分析了其启动子的诱导表达活性。结果表明:相对于对照组,Os ERF96在接种稻瘟病后1~4 d表达量显著上调,以第1天最高,此后逐渐下降,外源SA处理后Os ERF96表达量持续上调;利用Os ERF96启动子驱动GUS的转基因株系分析了Os ERF96启动子的诱导活性,结果表明GUS在根、茎和叶均有不同程度组成型表达,稻瘟病菌接种后4~7 d GUS活性持续升高。GUS活性定量表明,稻瘟病菌和SA处理条件下均出现了升高。综上所述,Os ERF96可应答白叶枯病或稻瘟病病原菌的浸染,其启动子是一个对病原菌侵染产生应答的诱导性启动子。     

来源于疣粒野生稻的白叶枯病新抗源的鉴定

疣粒野生稻对白叶枯病高抗甚至免疫。粳稻品种8411与疣粒野生稻体细胞杂交获得了2个高抗所有栽培稻白叶枯病抗性基因均不能抵御的国际广致病菌系P6的新种质SH5和SH76,遗传分析鉴定出新种质含有1个抗P6小种的显性基因。本研究以高感白叶枯病水稻品种IR24及携带不同抗性基因的16个材料为参照,对分蘖期、孕穗期的SH5和SH76分别接种11个白叶枯病小种,抗性分析表明SH5和SH76的抗谱广,与IRBB21(Xa21)抗谱一致,与IRBB5(xa5)、IRBB7(Xa7)和Asominori(Xa17)的较相近。用Xa21的分子标记pTA248和XA21检测,确定SH5和SH76不携带Xa21基因,前期研究结果证实新种质中不含xa5和Xa7;与Asominori的杂交试验表明其抗性基因与Xa17基因不等位。这些结果表明SH5和SH76中存在1个抗P6小种的新基因。     

我国水稻微核心种质资源对白叶枯病抗性的鉴定和评价

由Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)引起的白叶枯病是水稻生产中普遍发生、危害严重的一种细菌病害。本研究采用我国和菲律宾的6个Xoo代表菌株,人工接种评价了来源于我国26个省份的174份水稻微核心种质资源对白叶枯病的抗性。结果表明,来源于不同稻作区的种质资源以及籼粳亚种对白叶枯病的抗性存在明显分化,6个粳稻品种和7个籼稻品种对2个或2个以上的菌株具有抗性,其中7-304、山酒谷、麻谷子、包二幅以及古154抗谱较广。本文的研究结果将为水稻抗白叶枯病育种提供有用的信息。     

云南野生稻抗白叶枯病类Xa21基因的鉴定

水稻白叶枯病是水稻生产上的主要细菌病害之一。从野生稻中发掘优异的水稻白叶枯病抗性材料,可以拓宽栽培稻抗白叶枯病遗传基础。经过温室接菌鉴定和PCR标记分析,对云南野生稻进行Xa21基因的检测鉴定。温室接菌鉴定表明,云南野生稻对广谱致病小种PX099及云南强致病菌Y8具有较好的抗性能力,特别是疣粒野生稻对致病菌株达到免疫程度;PCR标记分析表明,云南野生稻不含有Xa21基因,但含有与Xa21基因某些区域同源的片段。本研究结果为寻找新的抗源材料及快速发掘利用云南野生稻中的抗白叶枯病基因提供理论依据。     

云南野生稻中的抗白叶枯病基因Xa21的鉴定

水稻白叶枯病是水稻生产上的主要细菌病害之一。从野生稻中发掘优异的水稻白叶枯病抗性材料,可以拓宽栽培稻抗白叶枯病遗传基础。经过温室接菌鉴定和PCR标记分析,对云南野生稻进行Xa21基因的检测鉴定。温室接菌鉴定表明,云南野生稻对广谱致病小种PX099及云南强致病菌Y8具有较好的抗性能力,特别是疣粒野生稻对致病菌株达到免疫程度;PCR标记分析表明,云南野生稻不含有Xa21基因,但含有与Xa21基因某些区域同源的片段。本研究结果为寻找新的抗源材料及快速发掘利用云南野生稻中的抗白叶枯病基因提供理论依据。     

杂交水稻抗病性遗传研究初报

二年间,对大量的杂交水稻组合进行了抗病性遗传分析。结果表明,杂交水稻对稻瘟病和白叶枯病 的抗性受细胞核基因控制。抗病性在F：中的表现是：抗性显性、抗性隐性、中间类型（部分显性）,以及 出现双亲所没有的新类型。为了获得更多的抗病的杂交水稻F：,我们认为有必要将抗病性导入不育系 中去,以克服当前不育系抗性较差的缺点。     

水稻对白叶枯病和细菌性条斑病的抗性遗传研究进展

水稻白叶枯病和水稻细菌性条斑病是由稻黄单胞细菌(Xanthomonas oryzae)不同致病变种引起的两种最重要的水稻细菌性病害。发掘和利用抗性基因,培育抗病品种是防治这两种病害的最有效手段之一。本文分别综述了这两种高度相关的病害的抗性遗传研究进展,包括已发掘和利用的主效抗性基因特点及目前国内外对这两种病害的抗性QTL定位研究进展,为水稻抗白叶枯病和细菌性条斑病育种研究提供有用信息。     

国际水稻所水稻新株系的抗性评价

为了进一步扩大我国稻种资源,丰富水稻育种材料,引进了165份国际水稻研究所在非洲进行穿梭育种的水稻新株系,于2011年和2012年在湖北生态条件下进行稻瘟病抗性、白叶枯病抗性和褐飞虱抗性的评价。评价结果表明,在165份新株系中有14份株系在宜昌和恩施2个稻瘟病病圃鉴定均表现抗或中抗稻瘟病,有40份株系同时高抗或抗白叶枯病菌株ZHE173和GD1358,有19份株系抗或中抗褐飞虱,有7份株系同时抗白叶枯病和稻瘟病,有8份株系同时抗白叶枯病和褐飞虱,有1份株系同时中抗稻瘟病、褐飞虱和白叶枯病。部分材料正在作为中间材料用于水稻育种。     

水稻品种条纹叶枯病抗性的研究进展

水稻条纹叶枯病是当前粳稻主产区危害最严重的病害之一,而品种抗病性的利用则被公认为是病害综合防治的根本策略.本文从抗性鉴定方法、抗性资源筛选和发掘、抗性遗传规律及抗病基因定位和抗性品种选育与抗性转基因工程4个方面,对水稻品种条纹叶枯病抗性的研究进展进行了简要综述,以期为水稻抗条纹叶枯病的育种提供参考.同时对水稻品种条纹叶枯病抗性研究的现存问题与今后的研究方向进行了讨论.     

水稻多抗性新种质湘早籼3号及HA79317-4

用IR36与广解9号杂交,经抗多种病虫害定向选择,育成早籼新品种湘早籼3号及姊妹系HA79317-4,表现抗稻瘟病、白叶枯病、白背飞虱、褐飞虱,米质优,在长江流域用作早籼育种的多抗性骨干亲本.至2003年,这两个新种质在湖南、江西、浙江、江苏、安徽等省衍生出水稻新品种27个.湘早籼3号和HA79317-4的多抗性遗传力强,在衍生品种中,抗病虫品种23个,占85.2%,其中抗两种以上病虫害的多抗性品种19个,占82.6%.衍生的多抗性新品种推广应用588.06万hm2,产生了良好的社会经济效益.     

水稻白叶枯病候选抗性基因SHNLR的RGAs克隆及分析

旨在从含有疣粒野生稻抗白叶枯病基因的新种质SH5、SH76基因组中克隆抗病基因。利用RGAs法得到1个NBS-LRR类同源基因,暂命名为SHNLR(登录号为JF934724)。结果表明,SHNLR的开放阅读框长度为3 105 bp,编码1 034个氨基酸,含有CC、NB-ARC与LRR结构域,具备CC-NBS-LRR类植物抗病基因的结构特征。BLASTn和BLASTp比对显示SHNLR是单拷贝基因,未发现同源性较高且功能已知的基因,仅NBS保守域序列与番茄Prf基因的相似度最高。对SHNLR基因电子定位,发现其位于水稻第11号染色体的长臂末端,但与11号染色体上已定位或克隆的8个白叶枯病抗性基因具有不同序列或处于不同的位置。半定量RT-PCR分析表明,SHNLR在抗病新种质叶片中的表达明显受到白叶枯病菌Zhe173的诱导。因此推测SHNLR可能是1个与抗白叶枯病相关的R基因。     

水稻多抗性新种质湘早籼3号及HA79317-4

用IR36与广解9号杂交,经抗多种病虫害定向选择,育成早籼新品种湘早籼3号及姊妹系HA79317-4,表现抗稻瘟病、白叶枯病、白背飞虱、褐飞虱,米质优,在长江流域用作早籼育种的多抗性骨干亲本。至2003年,这两个新种质在湖南、江西、浙江、江苏、安徽等省衍生出水稻新品种27个。湘早籼3号和HA79317-4的多抗性遗传力强,在衍生品种中,抗病虫品种23个,占85.2％,其中抗两种以上病虫害的多抗性品种19个,占82.6％。衍生的多抗性新品种推广应用588.06万hm^2,产生了良好的社会经济效益。     

水稻OsWRKY转录因子对非生物胁迫响应的重叠表达特性分析

WRKY转录因子是植物一类比较大的基因家族,在水稻中已鉴定出102个成员。研究表明WRKY转录因子在植物生长发育、抗病耐逆等方面都具有重要的作用。本研究利用基因芯片数据结合实时定量分析,对水稻Os WRKY转录因子基因在不同的非生物逆境下的表达进行了分析,发现至少有33个Os WRKY基因同时对任何两种非生物胁迫因子做出响应,且所选20个基因中,13个基因可被ABA所诱导。OsWRKY基因这种重叠表达的特性,预示着这些基因在非生物逆境中具有功能多效性,对于培育抗逆境水稻品种具有重要的理论与实践意义。     

水稻抗病基因定位进展与云南地方稻种资源研究

综述了水稻抗稻瘟病基因、抗白叶枯病基因、抗纹枯病基因、抗黄矮病基因和抗稻曲病基因的定位研究进展,标出了部分连锁分子标记与目的基因间的距离,初步探讨了水稻抗病基因在染色体上的分布规律,为选育水稻抗病品种提供相关分子标记数据.最后就云南地方抗病稻种资源研究中存在的问题进行了讨论,并对抗病基因相关分子标记在云南稻种资源研究的应用前景进行了展望.     

水稻抗衰老IPT基因与抗白叶枯病基因Xa23的聚合研究

以转抑制衰老有关的异戊烯基转移酶(IPT)基因株系GC-1、携带抗白叶枯病基因Xa23的“CBB23”和抗稻瘟病水稻品种“合系15号”为供体．采用分子标记辅助选择与生物学鉴定相结合的方法,将IPT基因与Xa23及抗稻瘟病基因进行聚合。在3个复交组合中获得了17株聚合IPT基因与Xa23基因的植株,用这些植株与两系杂交稻亲本9311、E32、培矮64S及W9834S进行杂交和回交,经PCR分子检测和抗白叶枯病、抗稻瘟病鉴定和细胞分裂素含量的测定,最终在4个BC,回交组合“(9311／／／合系15／CBB23／／GC-1)X9311”、“(E32／／／合系15／CBB23／／GC-1)XE32”、“(培矮64S／／／合系15／CBB23／／GC-1)X培矮64S”和“(GC-1／CBB23／／W9834S／合系15)XW9834S”中获得了17株携带IPT基因与Xa23基因的BC1F1植株,这些植株对来自北方稻区21个稻瘟病菌系全部表现为抗。携带IPT基因的抗病植株再与杂交稻亲本进行回交．在2个BC2回交组合“[(9311／／／合系15／CBB23／／GC-1)X9311]X9311’’和“[(E32／／／合系15／CBB23／／GC-1)XE32]XE32”中获得了7株携带IPT基因与Xa23基因的植株,这些植株再经过1—2代回交和自交,即可用于杂交稻育种。     

水稻转录因子WRKY42的转录、表达及其与W-box的结合特征分析

WRKY是植物中最大的转录因子家族之一.本文对水稻WRKY42基因的转录分析发现,该基因在水稻苗期和花药中转录,其蛋白质可在各时期的叶片中检测到.在Xa21介导的抗白叶枯病过程中,接菌后期可检测到明显的诱导表达条带,比较其在抗、感和对照反应中的表达丰度发现,在抗、感反应中的表达相似但均明显大于对照反应,推测WRKY42蛋白质在水稻-白叶枯病菌互作反应中发挥作用.我们克隆并在细菌中表达了WRKY42蛋白质,采用微量热泳动(microscale thermophoresis)技术,调查了WRKY42与病程相关基因PR1a和PR1b启动子区顺式元件W-box的互作,发现它们之间可发生特异结合,其解离常数分别为73.3μmol/L和58.3μmol/L.上述数据提供了WRKY42调控下游基因的直接证据,支持WRKY42在水稻抗病过程中发挥作用.文章提出了WRKY转录因子在水稻与白叶枯病菌互作过程中的作用模式.