稻瘟病菌无毒基因研究进展

水稻与稻瘟病菌之间的特异互作符合基因对基因假说。本文将从稻瘟病菌与水稻抗病基因间的互作特点、稻瘟病菌的分子标记、已克隆的稻瘟病菌无毒基因三个方面对稻瘟病菌无毒基因研究进展作简要介绍     

稻瘟病菌致病性的分子遗传学研究进展

由稻瘟病菌引起的稻瘟病是水稻生产上危害最为严重的真菌病害,对世界粮食生产造成巨大损失。稻瘟病菌成功侵染寄主包括分生孢子萌发、附着胞形成、侵染钉分化和侵染性菌丝扩展等一系列错综复杂的过程,其中每一环节都是由特定基因控制的。稻瘟病菌与水稻的互作符合经典的基因对基因学说,二者的不亲和互作是无毒基因与抗病基因相互作用的结果。近几十年来,世界各国的科学家对稻瘟病菌致病性的生物学及其遗传的分子机制进行了深入的研究。文章就稻瘟病菌致病性的分子遗传学及其遗传变异机制的研究进行了综述,同时对功能基因的研究方法进行了总结。     

稻瘟病拮抗菌的筛选及抑菌活性的研究

利用对峙法和牛津杯法从大连近海海域分离得到1株对稻瘟病菌有拮抗作用的菌株BCHN-15,经生理生化实验和16S r DNA方法鉴定,该菌株为解淀粉芽胞杆菌。实验结果显示,BCHN-15能显著抑制稻瘟病菌的生长,与稻瘟病菌作用48 h后,稻瘟病菌的菌丝干重与对照组相比减少了74.36%。该菌产生的抑菌成分可破坏稻瘟病菌的细胞膜,且对热稳定,其活性成分能被盐酸沉淀。结果表明,BCHN-15可通过破坏稻瘟病菌的细胞膜,引起菌丝畸形和断裂来发挥其抑菌作用。     

江苏省稻瘟病菌的毒性多样性及水稻品种的抗病性

在13个已知日本抗病基因品种上检测1997－1999年采集自江苏省吴江,赣榆,通州,高邮和宜兴等5个代表地区的324个稻瘟病菌株的毒性,结果可将上述菌株划分为90种毒性类型,表明江苏省稻瘟病菌存在着丰富的毒性多样性,毒性类型组成在地区间存在较大的差异,并且随着时间的推移,稻瘟病菌毒性类型组成有差异加大的趋势,在已知抗病基因品种上测定江苏省稻瘟病菌的毒力,结果显示：Pi-k^3,Pi-ta,Pi-ta^2和Pi-sh等抗病基因对江苏省的稻瘟病菌的抗谱很窄,而Pi-i,Pi-z,Pi-z^t和Pi-b等抗病基因的抗谱比较宽,可作为抗源加以利用,用6个代表性毒性类型菌株接种江苏省80筱水稻主载品种和新育成品种,品种抗性分析表明,上述水稻品种中的籼稻和杂交稻对江苏省稻瘟病菌具有较高的抗性,而粳稻品种的抗性较差,上述研究结果为利用水稻品种抗性多样性控制稻瘟病提供了依据。     

水稻与稻瘟病菌相互作用研究进展

作为一种主要粮食作物,水稻的生产影响全球经济的稳步增长。各种生物、非生物胁迫威胁水稻的生长发育过程。稻瘟病菌Magnaporthe oryzae(syn.Pyricularia oryzae)为重要的农业病原微生物,其引起的稻瘟病是世界性水稻重要病害,给水稻生产造成严重产量损失。相对于传统的化学农药防治,培育抗稻瘟病水稻品种是比较环保、有效的病害防治策略,然而田间稻瘟病菌群体复杂多样,小种遗传变异速度很快,抗病水稻品种的种植年限和范围受限。因此,掌握水稻抗病机理和稻瘟病菌致病机制有助于制定更好的防治措施。水稻与稻瘟病菌的相互作用过程涉及了不同层次的植物免疫反应,根据近年来水稻和稻瘟病菌功能基因组学研究上的最新进展,侧重对水稻抗稻瘟病的分子机理和信号传导方面进行了综述,并展望了二者研究所面临的机遇和挑战,以期进一步推进水稻与稻瘟病菌互作的分子机理研究,并为水稻的抗病育种提供借鉴。     

云南稻瘟病菌系谱与致病型的关系

为探究稻瘟病菌无性世代DNA水平的变异,寻找云南稻瘟病菌谱系(genetic lineage,G)和致病型之间的对应关系,根据稻瘟病菌散布的重复序列Pot2(Pyricularia oryzac transposon),对云南水稻主产区稻瘟病菌菌株DNA进行了rep-PCR(repetitive polymerase chain reaction)扩增,获得rep-PCR指纹。聚类分析将134个稻瘟病菌代表菌株划分为G1～G8等8个谱系,揭示云南水稻主产区稻瘟病菌无性系丰富的遗传多样性。进一步接种分析了8个谱系的29个稻瘟病菌菌株对33个云南主产区水稻品种的亲和性,依其毒性谱,采用STATISTICAL5．0软件的UP-GMA程序进行聚类分析,将其划分为P1～P6等6个致病型群(pathotype group)。结果表明同一谱系的稻瘟病菌菌株多数对应2～3个致病型群,少数1个或4个致病型群;但G1～G8等8个谱系中的部分菌株都可对应致病型群P2。因此,云南水稻主产区稻瘟病菌谱系和致病型群之间属于复杂关系类型。此外,33个水稻品种中的合系16和京国92抗全部29个稻瘟病菌株,云粳20和合系30对全部供试菌株表现感病,这对云南水稻主产区品种布局提供了稻瘟病抗性方面的依据。因此,从育种应用和生产实际需要出发,水稻品种抗瘟谱测定仍然必要。     

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。     

稻瘟病分子生物学研究进展

稻瘟病分子生物学发展迅速,已分子标记定位的稻瘟病主效抗性基因１５个,微效抗性基因３个;水稻抗稻瘟病基因Ｐｉ－ｔａ和Ｐｉ－ｂ已成功克隆。稻瘟病菌系谱与致病型关系可分为简单与复杂两种类型。本文对水稻抗稻瘟病基因的定位和克隆,稻瘟病菌群体遗传结构,致病性遗传、基因组分析、无毒基因克隆、准性生殖等研究进展进行了评述。     

云南元江普通野生稻中Pi-ta和Pib同源基因的克隆和分析

用高保真PCR技术从云南元江普通野生稻中克隆了抗稻瘟病Pi-ta同源基因的编码区及Pib基因的部分同源序列。Pi-ta同源基因的编码区序列与报道的栽培稻有99.7%的同源性。根据前人的结果,从元江普通野生稻的Pi-ta基因推导的氨基酸序列中918位点为丝氨酸,属于Pi-ta~-等位基因,不能对含有AVRPita基因的稻瘟病菌产生抗性。与Pi-ta基因相比,元江普通野生稻中的Pib同源基因第一外显子与栽培稻的相应序列间存在较大差异,其中有一段87 bp的DNA序列缺失,而且不能按正常的Pib基因序列的阅读框进行翻译。因此认为,元江普通野生稻不具有基于Pi-ta和Pib基因的抗稻瘟病遗传基础。     

江苏省稻瘟病菌有性态的研究

用标准菌株对1997－1999年在江苏吴江市、宜兴市、通州市、高邮市和赣榆县采集的325个稻瘟病菌单孢分离菌株的可育性和交配型进行了测定,结果表明江苏省稻瘟病菌菌株的育性较低,可交配率为22．77％,可育率仅为7．08％。不同年份、不同地区采集的稻瘟病菌菌株的性亲和力和交配型有较大的差异,三年的交配率分别为26．61％、8．26％和33．64％;通州地区和赣榆地区菌株的交本相对较高,分别为26．15％和25．42％,宜兴地区菌株的交配率较低,只有15．38％。江苏省稻瘟病菌菌株的交配型在不同年份亦出现很大差别,1997年29个可交配菌株中有21个菌株表现为MAT1－2交配型,而1999年36个可交配菌株均为MAT1－1交配型。用江苏省稻瘟病菌的可育菌株进行互交,25个组合中只有6个组合能产生子囊壳和子囊,但均不产生子囊孢子,提示江苏省稻瘟病菌在田间产生健康有性后代的几率不大。对杂交后代的遗传学分析表明,菌株的交配型是受单基因控制的。     

稻瘟病菌MGG_14095基因克隆、表达及其表达产物的纯化

稻瘟病菌(Magnaporthe oryzoe)是世界上危害性最大的水稻病原菌,也是阐明植物真菌病分子基础的主要模式生物,开展稻瘟病菌生长发育的相关研究,对稻瘟病的防治有重要意义.MGG_14095基因是稻瘟病菌的致病基因,对MGG_14095蛋白进行生物信息学预测,结果显示,MGG_14095蛋白等电点(pI)为5.72,不稳定指数为50.99,属于酸性不稳定蛋白;含角质酶保守结构域,隶属α/β水解酶超家族;有明显跨膜结构和信号肽剪切位点,属于分泌型蛋白质.本研究克隆稻瘟病菌MGG_14095(38-281)基因,构建原核表达系统pETM20-MGG_14095(38-281),采用分步层析纯化MGG_14095(38-281)蛋白,成功获得高纯度可溶目标蛋白.本研究结果为解析MGG_14095(38-281)蛋白质结构、探索稻瘟病菌致病机理及对稻瘟病菌防治提供一定的理论与试验依据.     

内生细菌B10对稻瘟病菌抑制作用的初步研究

目的:研究内生细菌B10对水稻稻瘟病菌的抑制作用,为菌株的应用提供理论依据。方法:采用菌丝生长速率法、孢子萌发法和田间试验测定内生细菌发酵上清液和菌液对稻瘟病菌的抑制作用。结果:内生细菌B10发酵上清液对稻瘟病菌菌丝生长和孢子萌发有较强的抑制作用,100倍稀释液对菌丝生长的抑制率为79.37%,对孢子萌发的抑制率为63.42%,对稻瘟病的田间防治效果达70.2%以上。结论:内生细菌B10对稻瘟病有较强的抑菌作用。     

水稻稻瘟病抗性基因研究概况

稻瘟病是由稻瘟病菌引起的世界性水稻病害,对水稻生产构成严重威胁。分子标记辅助培育持久抗性品种是目前解决稻瘟病抗病品种感病化问题的有效措施。稻瘟病菌-水稻之间的相互作用机理,DNA分子标记的开发与应用,稻瘟病抗性基因定位、克隆与分离及其功能表达等方面的研究进展在很大程度上影响分子标记辅助育种的进程。就此方面的研究概况作一综述。     

稻瘟病菌机械敏感性离子通道的鉴定及功能分析

稻瘟病是水稻上危害最为严重的病害之一,其病原菌为子囊菌门稻瘟病菌。作为模式真菌,研究稻瘟病菌的致病机理不仅能为其病害防治提供理论依据,也给其它病原真菌提供借鉴意义。离子通道是细胞内外物质交换的窗口,具有成为防治靶标的潜力,对病害防控具有重要意义。机械敏感性离子通道是一类通过感受细胞膜张力变化来实现胞内外机械信号转导的离子通道。运用生物信息学鉴定了稻瘟病菌的3条机械敏感性离子通道蛋白Mo Msc1,Mo Mid1和Mo Yvc1,进化分析表明它们在真菌里具有保守性。还对稻瘟病菌的小电导率机械敏感性离子通道蛋白Mo Msc1进行了功能分析,该基因沉默并未影响其生长发育、外界胁迫、细胞壁完整性及致病力。     

苯丙氨酸解氨酶(PAL)与水稻抗稻瘟病的关系

PAL活性与水稻抗稻瘟病性呈正相关;稻瘟病菌毒液对PAL活性有刺激作用;抗病品种的愈伤组织和整体黄化苗中的PAL在菌毒液中的反应不如感病品种敏感;抗病品种比感病品种能忍受较长时间的菌毒液为害,并能保持较高的PAL活性。因此,可以考虑把PAL活性变化作为鉴定水稻抗稻瘟病的生理指标。     

一株拮抗稻瘟病菌细菌的筛选与鉴定

生防微生物是一种具有开发创新和环境友好的防控稻瘟病策略,旨在发掘高效生防微生物资源。于2014年从湖南桃江山区一季稻感病品种湘早籼24号的感稻瘟病稻丛的健康稻株中分离出817株菌株,采用平板对峙法,筛选出1株对稻瘟病菌具有高效抑制作用的拮抗细菌JN005,通过菌丝生长速率法测定其活体菌代谢产物对稻瘟病菌的抑菌率高达84%;并对另外5种植物病原真菌、4种植物病原细菌和大肠杆菌及金黄色葡萄球菌等11种菌作了抑菌谱测定。结果表明,JN005菌株对禾谷镰刀菌、水稻稻曲病菌有较好的抑制作用,其抑制率分别为70.1%和73.6%。通过形态学观察、生理生化测定及16S r DNA序列系统发育分析,将JN005菌株鉴定为枯草芽孢杆菌(Bacillus subtilis)。     

我国东北稻区稻瘟病的研究进展

东北水稻种植区是我国粳稻的主产区,长期以来稻瘟病是生产中危害最严重的病害之一。本研究就近30年来东北稻区稻瘟病菌优势种群和优势小种变迁,主栽品种抗性进行了综述,分析了已鉴定的稻瘟病抗性基因在东北稻区的利用价值,同时对该地区稻瘟病研究存在的问题与今后的研究方向进行了讨论,以期为水稻抗稻瘟病的育种提供参考。     

稻瘟病菌群体遗传结构的研究进展

稻梨孢引起的稻瘟病是世界水稻生产的最重要病害,严重影响水稻的产量和米质。文中综述了分子标记技术在稻瘟病菌群体遗传结构研究上的应用,分析了病原菌遗传宗谱的特点及其与致病谱的关系,探讨了导致稻瘟病菌群体遗传结构发生变化的相关因素。     

过氧化物酶体增殖剂对稻瘟病菌生长发育及致病性的影响

【目的】探索过氧化物酶体增殖剂(Peroxisome proliferators,PPs)对稻瘟病菌生长发育及致病性的影响。【方法】在6种不同的PPs诱导下,观察比较稻瘟病菌过氧化物酶体数量及相关基因表达、生长速率、孢子萌发、附着胞形成与致病性的差异。【结果】在不同的PPs诱导下,稻瘟病菌过氧化物酶体数量均呈现明显的增加,同时过氧化物酶体形成相关基因PEX8、PEX11、PEX14的表达量升高;PPs影响病菌菌丝生长、分生孢子萌发及附着孢形成,并导致致病性的减弱。其中,2,4-D与阿司匹林的抑制效果最为显著。同时,2,4-D与ASA对稻瘟病菌过氧化物酶体形成突变体Δpex5和Δpex7的生长抑制效果与野生菌株相比明显增加。【结论】首次将PPs类化合物用于模式丝状病原真菌稻瘟病菌的研究。研究发现6种PPs均能够引起过氧化物酶体的增殖,并可抑制稻瘟病菌生长发育,降低致病性。     

灰色大角间座壳菌(稻瘟病菌)蛋白激酶编码基因中SSR变异及其对蛋白结构的潜在影响

病原菌可以利用多种方式激活或者抑制蛋白激酶信号通路来增强其自身侵染力,在病原物与植物互作初期的信号识别和转导中蛋白激酶扮演着重要的角色。已有研究结果表明灰色大角间座壳菌(稻瘟病菌)蛋白激酶基因中含有丰富的SSR。作者通过对灰色大角间座壳菌(稻瘟病菌)基因组中的89个蛋白激酶基因的外显子区、内含子区、5′-UTR和3′-UTR区中的SSR进行了查找和分析,并对编码区中SSR的扩张或收缩对蛋白结构的影响进行了预测。结果表明,SSR在基因的调控区和编码区中的分布是不均一的,且这些基因的外显子区、内含子区、5′-UTR和3′-UTR区中SSR的组成和分布也均不相同;基因的编码区中三碱基和六碱基SSR相对较多,且SSR基序大都表现为GC含量较高,编码的亲水性氨基酸出现的频率也远远高于疏水性氨基酸。通过病菌群体中变异幅度的检测表明,几乎所有的SSR序列都存在多态性。根据灰色大角间座壳菌(稻瘟病菌)自然群体中SSR的变化幅度,对SSR的扩张或收缩对蛋白二级结构的影响进行预测,发现SSR的扩张或收缩都可能对蛋白的结构产生影响。这暗示着SSR的变异在致病相关基因的变异中可能起着十分重要的作用。