基因聚合提高了水稻对白叶枯病的抗性 Performance of Resistance Gene Pyramids to Races of RiceBacterial Blight in Zhejiang Province

研究了含有单个抗性基因的水稻近等基因系和抗性基因聚合品系对浙江省白 叶枯病菌4个主要小种的抗性,单个基因对这些小种的抗性均不高,对新近流行的小种大 多感病;基因聚合品系对这些小种的抗性普遍提高,说明基因聚合是培育具有持久抗性品 种的有效策略。 Abstract:The resistance of rice near isogenic lines containing single bacterial blight resistance genes and the gene pyramids to four races in Zhejiang Province were studied.The single resistance genes showed moderate resistance to most of the races.All the single genes were susceptible to the newly emerging race.The resistance of all the pyramids were enhanced to almost all the races,indicating that gene pyramiding is an effective strategy in developing varieties with durable resistance.     

宁夏水稻代表性种质及后代抗稻瘟病基因型分析北大核心CSCD

以96份宁夏水稻代表性种质资源和47份杂交后代为试验材料,采用宁夏稻瘟病菌生理小种人工接种和自然诱发相结合的方法对其进行稻瘟病抗性的大田鉴定和病圃鉴定,评价了每个材料的稻瘟病抗性;同时采用8个主效抗稻瘟病基因的功能标记对上述材料进行抗病基因的分子检测,得到了28个不同的抗稻瘟病基因型,将不同基因型的稻瘟病抗性评价进行了差异显著性分析。结果表明,同时含有Pita、Pib、Pikm、Pikh、Pi9和Pi5共6个抗病基因组成的基因型的水稻材料对稻瘟病的抗性极显著高于其他基因型的抗性。Pita基因单独与Pikm、Pikh、Pi2、Pi5基因聚合时均表现出正向聚合效应,其中Pita与Pikh基因的聚合效应最强。当Pib与Pita+Pikh聚合时,表现出负向聚合效应。这为宁夏地区通过基因聚合方法选育广谱持久抗稻瘟病水稻新品种提供了重要的参考依据。     

硬粒小麦—粗山羊草双二倍体白粉病抗性的遗传分析与基因推导

对９９份硬粒小麦－粗山羊草双二倍体用北京地区流行的１５号粉菌生理小种进行了白粉病抗性鉴定,筛选出１１个苗期抗病的双二倍体材料和２个全生育期抗病的材料Ｍ５３和Ｍ８１。对53几Ｍ８１及其硬粒小麦和粗山羊草亲本进行的抗白粉病鉴定结果表明,其抗性来源于粗山羊草,与Ｍ５３和Ｍ８１具有相同硬粒小麦亲本、不同粗山羊草亲本双二倍体的抗性结果也表明抗性基因来源于粗山羊草,对Ｍ５３和Ｍ８１的抗性遗传分析表明,它们均携带１个单显性抗病基因,用１４个白粉菌生理小种对已知抗病基因品系与Ｍ５３和Ｍ８１两份待测材料进行接种鉴定,结果表明,Ｍ５３和Ｍ８１与已知基因的抗菌谱均不相同,Ｍ５３与Ｍ８１的抗菌谱也不相同,说明Ｍ５３和Ｍ８１各自分别携带１个新的显抗性白粉病基因。     

几丁质酶—葡聚糖酶双介基因导入滇型杂交稻恢复系提高稻瘟病抗性的研究

将含有菜豆（Phaseolus limensis)几丁质酶基因和烟草（Nicotiana tabacum)β-1,3-葡聚糖酶基因的pBLGC(16.5kb)质粒用基因枪法导入滇型杂交稻（Oryza sativa L.ssp.japonica)恢复系“南29”中,总计获得93个转化再生植株,以β-1,3-葡聚糖酶基因制备探讨对T1代株系进行Southern杂交分析,17个株系为杂交阳性,证实外源基因完整结构已整合到水稻基因组中;连续多代的PCR追踪检测证实外源基因已遗传至T4代;对所获得的6个PCR检测阳性T4代品系进行了稻瘟病菌（Magnaporthe grisea)生理小种接种鉴定和稻瘟病大田诱发鉴定,结果表明,转基因品系对稻瘟病的抗性较受体对照大幅度提高,获得了稻瘟病新抗源,但不同品系稻瘟病抗性并不相同。     

几丁质酶-葡聚糖酶双价基因导入滇型杂交稻恢复系提高稻瘟病抗性的研究

将含有菜豆(Phaseolus limensis)几丁质酶基因和烟草(Nicotiana tabacum)β-1,3-葡聚糖酶基因的pBLGC(16.5 kb)质粒用基因枪法导入滇型杂交稻(Oryza sativa L.ssp.japonica)恢复系"南29"中,总计获得93个转化再生植株,以β-1,3-葡聚糖酶基因制备探针对T1代株系进行Southern杂交分析,17个株系为杂交阳性,证实外源基因完整结构已整合到水稻基因组中;连续多代的PCR追踪检测证实外源基因已遗传至T4代;对所获得的6个PCR检测阳性T4代品系进行了稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)生理小种接种鉴定和稻瘟病大田诱发鉴定,结果表明,转基因品系对稻瘟病的抗性较受体对照大幅度提高,获得了稻瘟病新抗源,但不同品系稻瘟病抗性并不相同.     

小麦白粉病抗性基因的聚合及其分子标记辅助选择

采用了在早代进行抗性鉴定、淘汰感病株、保留抗病株继续种植、较晚世代（F4代）进行抗性鉴定结合分子标记辅助选择的策略,提高了选到聚合抗性植株的效率。利用与Pm2、Pm4α、Pm8、Pm21紧密连锁或共分离的RFLP标记和PCR标记（SCAR标记）,对含有这些基因的优良品系间配制的杂交组合的F4代进行了分子标记辅助育种选择,并结合抗性鉴定,筛选到14株Pm4α Pm2I的植株,16株Pm2 Pm4α的植株,6株Pm8 Pm21的植株。应该引起注意的是,Pm2 Pm4α对混合白粉病菌的抗性达到高抗至免疫水平,而Pm2和Pm4α单独存在时抗性较差,表明聚合抗病基因植株的抗性提高了,为培育具有持久性抗性的品系或品种提供了新思路,它在实践和理论研究上都将具有重要意义。     

硬粒小麦-粗山羊草双二倍体白粉病抗性的遗传分析与基因推导

对99份硬粒小麦-粗山羊双二倍体用北京地区流行的5号白粉菌生理小种进行了白粉病抗性鉴定,筛选出11个苗期抗病的双二倍体材料和2个全生育期抗病的材料M53和M81。对M53和M81及其硬粒小麦和粗山羊草亲本进行的抗白粉病鉴定结果表明,其抗性来源于粗山羊草。与M53和M81具有相同硬粒小麦亲本、不同粗山羊草亲本双二倍体的抗性结果也表明抗性基因来源于粗山羊草。对M53和M81的抗性遗传分析表明,它们均携带1个单显性抗病基因。用14个白粉菌生理小种对已知抗病基因品系与M53和M81两份待测材料进行接种鉴定,结果表明,M53和M81与已知基因的抗菌谱均不相同,M53与M81的抗菌谱也不相同,说明M53和M81各自分别携带1个新的显性抗白粉病基因。     

水稻抗褐飞虱基因Bph3和Bph24(t)的聚合育种利用

在水稻(Oryza sativa)的生产实践中,常常会受到褐飞虱(Nilaparvatal lugens)等多种病虫害的威胁。聚合不同抗性基因,培育抗性品系,是应对各种生物胁迫最有效的策略。传统香稻由于其自身抗性等条件限制,无法大面积推广。本研究结合分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)技术,以含有抗褐飞虱基因Bph3或Bph24(t)的供体亲本与含有抗稻瘟病基因(Pi2、Pib或Pimh)、抗白叶枯病基因(Xa23)或香味基因(badh2)的优质三系杂交水稻保持系和恢复系进行多亲本复合杂交。将抗褐飞虱基因聚合到优良水稻品系中,筛选获得41个含有抗褐飞虱基因且与其他目的基因以不同组合方式相聚合的稳定品系。抗性鉴定、香味检测和农艺性状测定表明,各聚合品系的褐飞虱抗性水平较受体亲本均有明显提升,且具有双抗、三抗和/或香味等优良表型。这些新品系为多抗、优质水稻新品种的选育提供新的种质材料。     

小麦品系5R618抗叶锈基因的初步定位

5R618是高抗叶锈病小麦品系。为了确定该品系所携带的抗叶锈基因,以5R618与感病小麦品种郑州5389杂交获得F1,自交获得F2分离群体以及F2∶3家系,用叶锈菌生理小种THJP对亲本、F2分离群体以及F2∶3家系进行叶锈抗性鉴定,然后进行分子标记分析。结果显示,5R618对生理小种THJP的抗病性由1对显性基因控制,该基因暂命名为Lr5R。经过亲本和抗感池间分子标记筛选以及F2∶3家系的标记检测,Lr5R定位于染色体3DL上,barc71和STS24-16是Lr5R最近的2个标记,遗传距离分别为0.9 c M和2.1 c M。     

小麦Hussar衍生品系抗叶锈病基因分析

以抗叶锈病小麦品系Hussar的衍生品系H103P为抗病亲本,郑州5389为感病亲本杂交得到的234个F4家系群体为材料,进行抗叶锈病基因定位分析。利用带有不同毒力的16个叶锈菌生理小种进行苗期抗叶锈性鉴定,结果表明周麦22及携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种对16个叶锈菌生理小种均表现感病,H103P对除PHKT外的所有小种表现抗病,表明H103P抗叶锈性与携带Lr13、Lr23和Lr16单基因的载体品种不同。利用5种强毒力混合菌种(THTT、PHTT~((2))、FHJS~((2))、PHKS、PHTT~((1)))进行田间抗叶锈性鉴定,结果表明H103P、SAAR、周麦22以及Lr13载体品种田间表现均为高抗,234个F4家系群体抗性呈连续性分布,在田间表现出良好的成株期抗性。抗叶锈病基因定位分析结果表明,在小麦品系H103P中定位到1个位于小麦2BS染色体上的抗叶锈病基因,暂命名为LrHu。利用含有Lr13的特异性引物对H103P和郑州5389的扩增产物进行特异性酶切,结果发现小麦品系H103P含有抗叶锈病基因Lr13。小麦抗叶锈病基因LrHu与Lr13的关系还需...     

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.     

一些小麦白粉病抗源抗性基因鉴定分析

研究鉴定了我国３７份小麦白粉病抗源的抗性基因,１９份材料不具有任何抗性基因;６份材料具有来自１ＢＬ／１ＲＳ易位系的抗性基因Ｐｍ８;５份材料具有抗性基因Ｐｍ５ａ;３份分别具有对目前欧洲所有生理小种均抗的抗性基因Ｐｍ２１、Ｐｍ１６和Ｐｍ１２;４份材料具有新的抗性基因。     

山东省12个主栽小麦品种(系)抗叶锈性分析

本研究旨在明确山东省12个小麦主栽品种(系)抗叶锈性及抗叶锈基因,为小麦品种推广与合理布局、叶锈病防治及抗病育种提供依据。利用2015年采自山东省的5个小麦叶锈菌流行小种的混合小种对这些材料进行苗期抗性鉴定,然后选用15个小麦叶锈菌生理小种对这些品种(系)进行苗期基因推导,并利用与24个小麦抗叶锈基因紧密连锁(或共分离)的30个分子标记对其进行抗叶锈基因分子检测。结果显示,山东省12个主栽小麦品种(系)苗期对该省2015年的5个小麦叶锈菌混合流行小种均表现高度感病。通过基因推导与分子检测发现,济南17含有Lr16,矮抗58和山农20含有Lr26,其余济麦系列、烟农系列、良星系列等9个品种(系)均未检测到所供试标记片段。此外,本研究还对山东省3个非主栽品种进行了检测,结果发现,中麦175含有抗叶锈基因Lr1和Lr37,含有成株抗性基因;皖麦38只检测到Lr26,济麦20未检测到所供试标记片段。综合以上结果,山东省主栽小麦品种(系)所含抗叶锈基因丰富度较低,尤其不含有对我国小麦叶锈菌流行小种有效的抗锈基因,应该引起高度重视,今后育种工作应注重引入其他抗叶锈基因,提高抗叶锈性。     

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。     

棉蚜抗氧化乐果品系的羧酸酯酶基因突变

用氧化乐果对室内敏感品系棉蚜Aphis gossypii (Glover)进行抗性选育,经24代筛选,抗性指数达到124.7倍。以α-乙酸萘酯（α-NA）为底物,比较了氧化乐果敏感和抗性品系棉蚜羧酸酯酶的比活力,发现抗性品系羧酸酯酶比活力明显小于敏感品系。对这两个品系的羧酸酯酶基因进行了克隆,通过对抗性和敏感品系羧酸酯酶基因核苷酸序列及推导的氨基酸序列比较,发现抗性品系有4个氨基酸残基发生了替代 (His¹⁰⁴→Arg, Ala¹²⁸→Val, Thr³³³→Asp, Lys⁴⁸⁴→Arg)。对其蛋白质三维结构分析推测只有His¹⁰⁴→Arg的替代是位于其活性中心。棉蚜氧化乐果敏感和抗性品系羧酸酯酶基因cDNA全长的GenBank登录号分别为AY485216和AY485214。     

宁夏水稻代表性种质及后代抗稻瘟病基因型分析

以96份宁夏水稻代表性种质资源和47份杂交后代为试验材料,采用宁夏稻瘟病菌生理小种人工接种和自然诱发相结合的方法对其进行稻瘟病抗性的大田鉴定和病圃鉴定,评价了每个材料的稻瘟病抗性;同时采用8个主效抗稻瘟病基因的功能标记对上述材料进行抗病基因的分子检测,得到了28个不同的抗稻瘟病基因型,将不同基因型的稻瘟病抗性评价进行了差异显著性分析。结果表明,同时含有Pita、Pib、Pikm、Pikh、Pi9和Pi5共6个抗病基因组成的基因型的水稻材料对稻瘟病的抗性极显著高于其他基因型的抗性。Pita基因单独与Pikm、Pikh、Pi2、Pi5基因聚合时均表现出正向聚合效应,其中Pita与Pikh基因的聚合效应最强。当Pib与Pita+Pikh聚合时,表现出负向聚合效应。这为宁夏地区通过基因聚合方法选育广谱持久抗稻瘟病水稻新品种提供了重要的参考依据。     

莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)nfr基因的显隐性突变性质及其与叶绿体psbA基因之间的相互作用分析

通过对莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii)nfrl Nfr杂合二倍体的表型分析证明,nfr基因是隐性突变基因,Nfr-4和Nfr-5突变株对达草灭的抗性是由nfr-1和nfr-2两个不同核基因的隐性突变所导致。psbA基因突变株品系与野生型品系CC-124和nfr基因突变株进行杂交并对其后代进行的四分子分析结果表明：在光养条件下,叶绿体psbA基因突变株品系对达草灭的敏感性是psbA突变等位基因的多效效应;而在混合营养条件下,叶绿体基因组对达草灭抗性性状也产生一定影响。达草灭抗性突变株品系对抗菌素类的交叉抗性性质进行的检测实验结果中发现,Nfr-3对红霉素和链霉素具有一定的交叉抗性,预测,对八氢番茄红素脱饱和酶的抑制剂的抗性性状的决定对叶绿体蛋白质的形成可能起作用。     

定向改良超级早稻中早39稻瘟病抗性

稻瘟病是水稻生产中最具毁灭性的病害之一,稻瘟病菌生理小种变异快,抗性品种推广3～5年后抗性衰退风险较高,改良及培育抗稻瘟病菌新致病小种的品种是防治该病害最经济有效的方法。本研究以携带稻瘟病抗性基因Pi25的材料R6为供体亲本,超级早稻中早39为受体亲本和轮回亲本,通过杂交、回交和自交以及分子标记辅助选择技术,并结合室内喷雾接种、田间注射接种叶瘟以及病圃自然发病区穗颈瘟鉴定。综合考量抗性表型、基因型以及农艺性状,筛选出4个携带Pi25基因,叶瘟及穗颈瘟抗性较中早39提高,且农艺性状良好的株系FY82、FY90、FY125、FY137,同时对育成品系的系谱组成和抗性相关位点进行研究,初步阐明了育成品系较轮回亲本抗性水平提高的遗传基础。     

小麦新抗源贵农775抗条锈性特征与遗传分析

发掘并利用不同类型抗条锈病基因,构建区域间抗病基因多样性差异布局,是阻遏条锈菌大区域传播、实现小麦条锈病持续控制的重要策略。为了明确小麦新抗源贵农775抗条锈性特征和抗性遗传规律,为其合理布局应用提供依据,文章利用10个条锈菌菌系进行苗期分小种鉴定;构建贵农775与感病品种Avocet(S)杂交后代F2:3及回交BC1遗传群体,利用小麦条锈菌流行小种CYR32和最近发现的对Yr26基因有毒性的新致病类型CH42,对贵农775进行抗条锈性遗传分析。结果表明,贵农775对包括CH42致病类型在内的所有10个供试菌系均表现为免疫或近免疫的抗病性反应,而中国当前主要条锈病抗源品种92R137、川麦42(YrCH42)、贵农22(YrGN22)及Yr24等均不抗CH42;抗病遗传分析结果表明,贵农775对小麦条锈菌小种CYR32和CH42的抗性分别由一对显性核基因控制,并且为不同的小种专化抗性基因。     

植物抗病基因结构、功能及其进化机制研究进展

植物与病原菌在长期的共进化和相互选择的过程中,逐渐形成了组织障碍、非寄主抗性和小种专化抗性等有效的防御机制。小种专化抗性(基因对基因抗性)主要是由植物抗病基因识别相应的病原菌无毒基因并激活植物体内抗病信号进而抵御病原菌的侵染。从目前已克隆的 70 多个抗病基因来看,它们在结构上具有高度保守性,主要包括核苷酸结合位点(NBS),亮氨酸重复结构(LRR), 蛋白激酶结构域(PK), 果蝇蛋白 Toll 和哺乳动物蛋白质白细胞介素 1 受体[interleukin(IL)-1 receptor]类似结构域(TIR), 双螺旋结构(CC)或亮氨酸拉链(LZ)和跨膜结构域(TM)等,其在抗病基因与病原菌无毒(效应)蛋白互作以及植物内部免疫信号传导中起着重要的作用。同时,抗病基因又通过基因复制、遗传重组等进化机制形成多基因家族,为植物抗病的专化性和多样性提供了重要的遗传基础。本文主要讨论了近来已克隆抗病基因的结构特征、功能以及抗病基因进化机制研究的进展。