水稻抗病育种研究进展

概述了国内外水稻抗病育种基础理论研究、育种新战略和新技术及其应用的进展．分析了水稻抗病育种研究的问题与发展趋势。     

水稻抗病反应激发的分子细胞模型的建立

水稻是我国最重要的作物,也是单子叶模式植物。国际上以水稻作为模式,对其抗性机理和抗病性的改良倾注了很大的兴趣。但是到目前为此,我们对水稻整个防卫反应的信号传导网络缺乏更多的了解,也没有像拟南芥那样有一个不断完善的分子细胞学研究模型,从而制约了我们对这个重要生物的抗病反应的系统解剖。我们利用水稻悬浮细胞,分别用病原菌和激发子激发水稻细胞的过敏反应(ｈｙｐｅｒｓｅｎｓｉｔｉｖｅｒｅｓｐｏｎｓｅ     

水稻中一个NBS-LRR抗病同源基因家族的克隆和分析

利用克隆的抗病基因同源序列RS13作为探针,从水稻IR64的BAC文库中筛选到4个阳性克隆,其中一个克隆14E19能够覆盖其余3个克隆。对14E19进行全序列测定和分析,获得了73kb的全长DNA序列,基因预测显示其上有4个编码NBS-LRR结构域的基因(NL),分别命名为NL-A,B,C和D。对具有相同基因组背景的IRBB56同一染色体位置上跨度更大的BAC克隆106P13进行分析,发现其上有10个NL同源拷贝,其中4个同14E19上的NL一样。搜索日本晴、93—11、广陆矮4号的序列,发现三者有类似的同源序列。但与已知的NBS-LRR抗病基因同源性较低,说明NL是一个至少由10个成员(分别命名为NL-A至J)组成的新基因家族。对NL家族进行RT-PCR和cDNA库筛选分析,发现NL-B基因能够在抗白叶枯病品系IRBB4中表达,暗示该基因参与了抗病反应。     

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.     

高覆盖率水稻ＢＡＣ库的构建及抗病基因相关克隆的筛选

利用含Ｘa4、xa5和xa13 3个水稻白叶枯病抗性基因的累加系ＩＲＢＢ５６构建了一个水稻细菌人工染色体文库,该文库包含５５２９６个克隆,平均插入升段为１３２kb。按水稻基因组为４５０Ｍb计,该文库覆盖１４倍基因组,筛选出任一水稻基因或序列的概率为９９．９９％。用均匀分布的３个叶绿体基因和４个线粒体基因克隆作探针筛选文库,结果显示该文库中含细菌器基因组ＤＮＡ同源序列的克隆数小于１％、用分布于水稻３条不同染色体、分别与Ｘa4、xa5和xa13连锁的ＤＮＡ标记筛选文库,分别检测出１１－１０６个阳性克隆,为克隆这些基因打下了基础。该文库对水稻基因组的高度覆盖率和较大的插入片段,非常适合于物理作图和基因的分离和克隆。     

水稻种植管理和多元有害生物为害模式特点及其与水稻产量的关系

调查了云南省水稻主产区沾益、寻甸两县(两试验点)106块稻田水稻种植管理、有害生物为害(病虫草害)和产量等信息,并利用非参数多变量统计方法对数据进行了聚类分析和对应分析.主要结果:(1)确定了6种种植管理模式(PR),其中PR1和PR4跨区域存在,其它模式是各试验点特有的;PR1、PR2和PR4对应高产水平;从化肥、农药、水分供应、劳动力投入方面看,PR1农业投入最高,PR2农业投入较高,PR4农业投入水平中等.(2)确定了5种有害生物为害模式(IN),其中IN2在两县同时存在,其它模式是各自特有的;IN3整体为害水平最高,对应低产,IN1整体为害水平最低,对应高产.(3)在区域水平上,种植管理模式和有害生物为害模式存在较强的关联性( χ2,P<0.0001),二者能很好地解释水稻产量的变化诱因,多维列联表对应分析图提供了合成的观点,不仅反映了三者在区域之间的差异,同时说明了不同区域种植管理和有害生物为害模式的多样性,从产量增加路线可以看出寻甸县具有进一步提升水稻产量的潜力,为制定有害生物防治策略、提高区域稻作水平提供了理论依据.     

水稻白叶枯病抗性基因的研究与分子育种

由革兰氏阴性菌黄单孢水稻变种（Ｘａｎｔｈｏｍｏｎａｓ ｏｒｙｚａｅ ｐｖ．ｏｒｙｚａｅ,Ｘｏｏ）引起的白叶枯病是世界水稻生产中最严重的细菌性病害。白叶枯病是一种维管束病害,自然条件下,病菌通常由水孔或伤口侵入,沿叶脉产生灰白色病斑。田间常在分蘖期观察到病症,并随植株的生长而发展,至抽穗期达到高峰。水稻遭受白叶枯病后,一般减产２０％－３０％,严重时甚至绝收。白叶枯病最早于１８８４年在日本福岗地区发现     

美农部批准转基因菠萝种植试验

AgBiotech Reporter2005年22卷1期11页报道：美国农业部最近批准夏威夷州进行转基因波萝（凤梨）的种植试验。根据国际农业生物技术应用署（ISAAA）的认定,这种菠萝由于转入水稻基因而具有抗病虫害的能力。     

水稻抗病防御反应分子机制研究取得重要进展

中国科学院遗传与发育生物学研究所植物基因组学国家重点实验室储成才课题组和中国水稻所水稻生物学国家重点实验室朱旭东课题组合作,通过对不同水稻突变体库进行大规模筛选,获得两个不完全显性、叶鞘特异性自主坏死的     

水稻中大麦Mlo和玉米Hm1抗病基因同源序列的分析和定位

大麦抗病基因Mlo和玉米抗病基因Hm1编码的产物不具有绝大多数植物抗病基因产物所含有的保守结构域。这两个抗病基因的作用机理也不符合基因对基因学说。从水稻中分离克隆了Mlo基因的同源序列OsMlo-1和玉米Hm1基因的同源序列DFR－1。利用水稻分子标记遗传连锁图,将OsMlo-1定位于水稻第六染色体的两俱RZ667和RG424之间;Osmlo-1距离这两个分子标记分别为20．6和6．0cM(centi-Morgan)。将DFR－1定位于水稻第一染色体两个分子标记R2635和RG462之间;DFR－1距离这两个分子标记分别为11．3和23．9cM。参照已发表的水稻分子标记连锁图,发现OsMlo-1和DFR－1的染色体位点分别与两个报道的水稻抗稻瘟病数量性状位点（QTL）有较好的对应关系。结果提示,水稻中与大麦Mlo 和玉米Hml同源的基因可能也参于抗病反应的调控。     

利用细胞工程技术筛选小麦抗病新种质的研究

在利用细胞工程技术筛选小麦抗根腐病和赤霉病突变体研究工作的基础上,将已获得的突变株继续进行多年多点的抗病鉴定,对突变株后代的抗病性进行测定,并对农艺性状作详细的观察。结果表明,抗病突变株不论是同一年份在不同鉴定点上,还是在同一鉴定点上多年重复鉴定,都表现有较强的抗根腐病菌和赤霉病菌侵染的能力,突变株的抗病性不因代数的增加而发生变化。已从中选出４个对根腐病和赤霉病抗性强而稳定、农艺性状亦较好的新种质,提供给一些育种单位利用。     

益阳市水稻种植大户现状与发展对策探讨

当前经济条件下,种植大户凭借不错的种植回报率、与时俱进的种植方法以及自身的现代机械化驱动了农业的发展。本研究以国家粮食生产先进县益阳市赫山区的水稻种植大户为研究对象进行实地调研和问卷调查。研究表明,益阳市赫山区水稻种植大户规模以2.0～13.3 hm~2为主体,户主文化程度较低,但普遍接受了专业技术培训;土地流转途径多样,租期以中长期为主;机械化生产程度较高,但生产中劳动力短缺现象严重;仓储和农业保险还难以满足其生产发展要求。根据水稻种植大户发展中面临的困难和存在的问题,提出了加强基础设施建设、吸纳专业技术人才、加强金融信贷和保险等方面的对策和建议。     

水稻抗稻瘟病机制的研究进展

稻瘟病严重危害水稻产量与品质.水稻抗病遗传基础及分子机制的解析,可为水稻抗病育种提供有效抗性遗传资源和重要的理论指导.本文从水稻稻瘟病抗病基因的克隆、抗性机制解析、产量与稻瘟病抗性的协同调控,以及稻瘟病抗病育种等方面,综述了近年来水稻稻瘟病抗病研究领域的主要进展,并对目前稻瘟病抗病研究中存在的问题进行了讨论与展望.     

植物抗病基因同源序列及其在抗病基因克隆与定位中的应用

近10年来已有20多个植物抗病基因被克隆,测序,这些抗病基因所编码的蛋白中大多含有核苷酸结合位点,富含亮氨酸重复序列,蛋白激酶,亮氨酸拉链结构,跨膜结构域,Toll白介素－1区域等保守结构域。利用这些保守结构域合成PCR引物,已扩增出大量的植物抗病基因同源序列（RGA）。对RGA与抗病基因的关系进行了分析,讨论了RGA在研究抗病基因进化中的作用,指出RGA在抗病基因定位和转基因中具有重要意义。     

植物抗病基因及其作用机理

综合近年国内外对植物抗病基因的研究和我们对水稻抗病基因的研究成果,对植物抗病基因进行归纳分类,并就其结构、功能、作用机理和信号传导进行分析和讨论.根据植物抗病基因编码蛋白的保守结构,将植物抗病基因分成NBS-LRR、eLRR-TM、eLRR-TM-pkinase、STK和其他五大类.不同类型的基因在细胞水平上的分布不一样,NBS、激酶和LRR在不同类型的基因之间结构差异也较大,但是它们通过各不相同的作用机理参与细胞对病原体的防御.     

天蚕素及其在植物抗病育种中的应用

天蚕素是一类广泛存在的小分子抗菌肽。从目前所鉴定的天蚕素来看,大多在体外有很强的抗(抑)菌作用,部分在体内也有很好的抗(抑)菌效果。随着对天蚕素及其抗(抑)菌作用机制研究的深入,利用天然、化学修饰的天蚕素基因,通过植物遗传转化途径,在植物抗病育种的研究中取得了很大进展。本文还对天蚕素能否在植物中实现功能性表达进行了探讨。     

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。     

用PCR技术诊断水稻的白叶枯病抗性

植物育种中应用分子标记辅助选择要求分子标记与目的基因紧密连锁,而且分析手段经济简便、重复性好。Ｘａ２１是最近发现的一个具有广谱抗性的水稻白叶枯病抗性基因,利用一个含Ｘａ２１基因的品系ＩＲＢＢ２１分别与２个感病品种杂交获得２个Ｆ_２群体。用４对引物分别对３个亲本进行ＰＣＲ分析,其中一对引物（ＰＢ７８）的ＰＣＲ产物在抗、感病品种间可揭示多态性。对２个Ｆ_２群体进一步的遗传分析表明,ＰＣＲ标记和Ｘａ２１的白叶枯病抗性紧密连锁,其重组率仅为２．４８％。根据该标记选择基因型纯合的抗性植株,其准确率可达１００％。本文还就植物育种中分子标记的检测途径进行了评价。