来自中国云南野生稻的抗稻瘟病遗传资源

与Pi-ta^＋等位基因相比,含有Pi-ta^＋等位基因的栽培稻具有抗稻瘟病特性。本研究用基因序列分析的方法检测了来自云南的不同栽培稻品种以及不同类型和来源的普通野生稻种和非洲长雄蕊野生稻种中的Pi-ta^＋基因,发现Pi-ta地基因在稻属植物中高度保守,但Pi-ta^＋等位基因的存在极其稀有。在所检测的栽培稻和野生稻中仅有来源于云南景洪的直立型普通野生稻中含有Pi-ta^＋等位基因。而与Pi-ta基因相比,另一个水稻抗稻瘟病基因Pib,经部分同源序列克隆及测序发现该基因在不同野生稻中的变异较大。在所克隆的不同野生稻Pib基因同源序列中,也只有来源于直立型普通野生稻的序列能按该基因的开放阅读框进行正常翻译。对不同类型普通野生稻的抗稻瘟病能力的初步鉴定结果表明,直立型普通野生稻对供试的本地稻瘟病生理小种具有较强抗性,其抗性可能源于所含的Pi=ta^＋等位基因及可能有功能的Pib基因。由于普通野生稻与栽培稻同属AA基因组型,因此,云南直立型普通野生稻可通过杂交育种或基因工程途径用于栽培稻的抗稻瘟病性能改良。     

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。     

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。     

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。     

云南野生稻中Xa21基因外显子Ⅱ的分离及序列分析

Xa21是已经分离克隆的一个具有广谱抗性的水稻白叶枯病抗性基因,根据已克隆的白叶枯病抗性基因Xa21外显子Ⅱ序列设计特异性引物对云南3种野生稻及其他稻种进行PCR扩增.结果表明,只有普通野生稻(景洪普通野生稻和元江普通野生稻)及长雄野生稻中扩增到了长400bp的目的片段,而疣粒野生稻和药用野生稻及栽培稻中均没有扩增到目的片段.通过序列比较发现所克隆的序列同长雄野生稻的氨基酸序列变化是随机的.     

苦参凝集素蛋白基因转化水稻的研究

以水稻杂交品种‘云资粳41号’为受体材料,通过农杆菌介导法将苦参凝集素蛋白基因(SFL)导入水稻细胞,采用氯酚红法和PCR检测外源基因是否整合到水稻基因组中。结果显示:外源基因成功转入水稻基因组,并获得一批转基因水稻植株;转基因植株叶片离体接种稻瘟病菌的检测结果显示,转基因植株与对照(非转基因植株)相比有明显的抗性,证明SFL基因在水稻中得到表达。研究表明,基于SFL基因所具备的广谱抗菌作用,可以预期所得转基因水稻植株很可能对水稻的多种病原菌具有良好的抗性,为选育新的抗稻瘟病水稻新品种以及拓宽栽培稻抗病遗传基础增加抗稻瘟病基因奠定了基础。     

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。     

水稻抗稻瘟病基因资源与分子育种策略

稻瘟病是水稻主要病害之一。利用抗病品种是防治稻瘟病最经济、有效和安全的措施。近年来,随着植物先天免疫机制、抗病分子生物学以及水稻和稻瘟菌基因组学研究的不断深入,一系列参与病原菌识别和防卫信号传导与应答,以及外源抗菌蛋白、病原菌激发子等抗病相关基因陆续被鉴定和克隆,为提高水稻抗稻瘟病能力提供了一些新的基因资源、育种策略和技术。本文概述了国内外近年来克隆的主要抗稻瘟病基因资源及其在分子育种研究中应用的进展,提出了通过转基因手段整合不同防卫反应关键调控基因的抗稻瘟病聚合育种策略。     

栽培稻与疣粒野生稻杂种F1代的基因组原位杂交鉴定

生物素标记的疣粒野生稻总DNA作探针,未标记的栽培稻总DNA封阻,对栽培稻与疣粒野生稻杂种F1体细胞染色体进行基因组原位杂交（Genomic in situ hybridization,简称GISH）分析。FITC检测表明,杂种细胞中来自瘛发粒野生稻的染色体有较多的黄色或黄绿色荧光信号,来自栽培稻的染色体只检出很少的信号。每条疣粒野生稻染色体上信号点所占的总的区域只是染色体的一小部分,表明疣粒野生稻染色体与栽培稻染色体的DNA序列大部分是同源的。     

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。     

海南疣粒野生稻DNA导入栽培稻及其后代的SSR验证

选取抗性较好且生长旺盛的海南疣粒野生稻,提取其基因组DNA,通过穗颈注射法将其导入杂交水稻恢复系R225、R128、R15。第1代开始选择在生育期、株高、株叶型和穗粒结构等性状与群体中其他单株有明显不同的变异株,经过3代选择,筛选到15份稳定材料。利用SSR分子标记检测4份导入后代材料具有供体而受体无的DNA条带,说明本试验获得了来自疣粒野生稻的变异材料。     

水稻主栽品种空育131抗稻瘟病位点的扫描及其基因组重构建

空育131粳稻(Oryza sativa ssp.japonica)品种因具有早熟质优、丰产稳产及耐低温冷害等优点成为黑龙江省的第一大主栽品种。为了挽救其近年来由于感染稻瘟病而从生产上退出的局面,通过对主栽品种空育131基因组的重测序和扫描,明确其遗缺多个优良抗稻瘟病Pi基因(Pi2、Pi9、Pi36、Pi5-1、Pb1、Pid3、Pi25、Pikh、Pi1、Pik-m、Pik-p和Pi56t等),并通过回交育种的方法,将MP水稻材料中的Pb1广谱抗瘟基因片段导入空育131染色体组中。该基因组的再构建过程尽可能不改变原品种的其它优良性状,并利用控制目标导入片段长短的策略来缩短Pb1位点附近的连锁累赘。在目前得到的导入系中,目标导入片段长约700 kb,背景回复率为99.38%。表型鉴定结果显示,该导入系可能和亲本MP水稻材料发挥同等的抗瘟能力。     

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.     

是金子无论在何处都发光: 玉米和水稻驯化中的趋同选择

野生植物的驯化为人类定居与文明起源奠定了重要基础。在世界范围内不同地区生活的古人类分别对当地不同的野生植物进行了驯化, 而经过驯化的作物常常表现出相似的驯化综合性状。在基因组层面上对趋同选择规律的解析, 可为作物育种提供重要信息与遗传资源。近日, 中国农业大学杨小红/李建生和华中农业大学严建兵领衔的团队从单基因和全基因组2个层次系统解析了玉米(Zea mays)和水稻(Oryza sativa)趋同选择的遗传基础, 发现玉米KRN2与水稻OsKRN2受到了趋同选择, 并通过相似的途径调控玉米与水稻的粒数与产量。他们还发现玉米与水稻在全基因组范围内存在大量趋同选择同源基因对(gene pair), 这些基因在淀粉代谢、糖及辅酶合成等途径特异富集。该研究不仅克隆了在玉米与水稻中均具有重要育种价值的趋同选择同源基因对KRN2/OsKRN2, 而且在全基因组水平上揭示了玉米与水稻趋同选择的规律, 为进一步解析驯化综合性状形成的分子机理及其在育种中的应用奠定了重要理论基础。     

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。     

A Pid3 allele from rice cultivar Gumei2 confers resistance to Magnaporthe oryzae

Rice blast, caused by Magnaporthe oryzae, is one of the most devastating diseases. Using map-based strategy and in silico approach we isolated a new rice (Oryza sativa L.) blast resistance allele of Pid3, designated Pi25, from a stable blast resistance cultivar Gumei2. Overexpression analysis and complementation test showed that Pi25 conferred blast resistance to M. oryzae isolate js001-20. Sequence analysis showed that Pi25 was an intronless gene of 2772 nucleotides with single nucleotide substitution in comparison to Pid3 at the nucleotide position 459 and predicatively encoded a typical coiled coil-nucleotide binding site-leucine rich repeat (CC--NBS--LRR) protein of 924 amino acid residuals with 100% identity to Pid3 putative protein. The susceptible allele pi25 in Nipponbare contained a nonsense mutation at the nucleotide position 2209 resulting in a truncated protein with 736 amino acid residuals. In addition, 14 nucleotide substitutions resulting in 10 amino acid substitutions were identified between Pi25 and pi25 upstream the premature stop codon in the susceptible allele. Although the mechanism of Pi25/Pid3-mediated resistance needs to be further investigated, the isolation of the allele would facilitate the utilization of Pi25/Pid3 in rice blast resistance breeding program via transgenic approach and marker assisted selection.     

粳稻子预44中稻瘟病数量抗性位点分析

稻瘟病是世界范围内影响水稻(Oryza sativa)生产的主要病害。抗稻瘟病基因的发掘和育种利用是控制稻瘟病经济、环保的有效措施。为了揭示云南地方水稻品种子预44广谱持久抗瘟机制, 利用江南香糯和子预44杂交构建的F₇重组自交群体, 采用苗期稻瘟病菌自然诱发接种法, 通过调查田间抗瘟性表型数据, 结合基因型数据对子预44中的数量抗瘟性位点进行了分析。结果表明, 在连锁系数(logarithm of odds, LOD)大于2.0的域值上, 共检测出13个QTLs, 分别位于第1、2、6、8、12号染色体上。不同位点表型贡献值差异较大, 范围为5.8%-21.9%, 其中8号染色体上标记RM72-RM404之间的QTLs可解释约61.9%的表型变异, 很可能为一个主效抗瘟QTL位点。多个位点的主效和微效抗性相结合可能是子预44持久稻瘟病抗性的分子基础。     

水稻OsWRKY42是Xa21介导的抗白叶枯病途径新元件

Xa21对白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)具有广谱抗性, 是最早被克隆的水稻(Oryza sativa)抗白叶枯病基因。前期研究表明, OsWRKY42可能在Xa21介导的抗病反应中发挥作用。在Xa21基因遗传背景下制备了OsWRKY42的RNA干扰株系, 将经免疫印迹确认的转基因株系接种白叶枯病菌, 结果表明, 与抗病对照4021相比, 转基因株系的病斑长度增加, 说明OsWRKY42的丰度下调抑制了Xa21对白叶枯病的抗性反应。免疫印迹分析表明, 在OsWRKY42-RNAi转基因水稻中, OsPR6、OsPR15和OsPR16的蛋白质丰度降低, OsPR1A、OsPR1B、OsPR2和OsPR10A的蛋白质丰度升高, 表明这些病程相关蛋白质可能位于OsWRKY42基因的下游, 受OsWRKY42调控并参与Xa21介导的抗病性。研究结果表明, OsWRKY42是Xa21介导的抗白叶枯病途径新元件, 增进了对Xa21介导的水稻抗病机理的认识。