农杆菌介导将白叶枯病抗性基因Xa21导入水稻获得转基因植株

利用农杆菌介导的高效遗传转化系统,将白叶枯病抗性基因Xa21转入黄淮稻区主栽品种豫粳6号的胚性愈伤组织,获得转基因植株,GUS染色和PCR分析证明Xa21基因已整合到水稻基因组中,其自交T1代植株经GUS染色和白叶枯病接种鉴定呈现3：1分离,研究为培育抗白叶枯病水稻品种奠定了基础。     

水稻白叶枯病抗性基因Xa21的分子生物学研究进展

由黄单胞杆菌水稻致病变种Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)引起的白叶枯病是水稻重要细菌性病害之一。迄今,已有7个水稻白叶枯病抗性基因被克隆。Xa21是第一个被克隆的白叶枯病抗性基因,因具有广谱抗性而受到广泛的关注。对Xa21的发现、定位及克隆、表达特征、编码产物XA21的生化特性、作用与调控以及XA21介导的免疫反应模式等方面的研究结果进行综述,并对今后的研究方向进行展望。     

多个抗虫基因转化水稻两用系培矮—64S

应用基因枪法对水稻两用系培矮－64S进行了转化。质粒载体pKC-3串联了三个抗虫基因,将其转化成熟胚诱导形成的愈伤组织,共获得33株转基因植株。分别对R0代植株不同的基因进行PCR及Southern blot分析,并对R1代植株进行了PCR分析。结果表明,三个抗虫基因均已整合到水稻基因组并获得稳定遗传。     

多个抗虫基因转化水稻两用系培矮-64S

应用基因枪法对水稻两用系培矮-64S进行了转化。质粒载体pKC-3串联了三个抗虫基因,将其转化成熟胚诱导形成的愈伤组织,共获得33株转基因植株。分别对R_0代植株不同的基因进行PCR及Southern blot分析,并对R_1代植株进行了PCR分析。结果表明,三个抗虫基因均已整合到水稻基因组并获得稳定遗传。     

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。     

由农杆菌介导将白叶枯病抗性基因Xa21转入我国的5个水稻品种

利用农杆菌介导的转化系统将已克隆的Xa21基因转入我国5个水稻主栽品种, 获得了110个独立的转基因系. 转基因植株的PCR和Southern分析揭示Xa21基因已整合到受体基因组. 已整合的Xa21基因能稳定遗传, 单拷贝整合的转化体在自交T1代呈现抗感3:1的分离. 接种实验表明转基因T0植株和Xa21-PCR阳性T1植株对白叶枯病的高度抗性. 经过筛选的Xa21纯合的具有优良品质的抗性转基因系可以作为品种直接种植, 或者用于杂交稻育种.     

水稻抗白叶枯病基因Xa21的研究进展

Xa21是最早克隆的水稻抗病基因,作为类受体激酶类广谱抗病基因它受到广泛的关注。转基因Xa21材料,很可能成为世界上第一个被批准进行大田释放的水稻转基因材料。本文在简要回顾Xa21的发现、定位和克隆过程之后,总结了目前Xa21基因的抗病作用机理和育种应用研究现状,包括XA21蛋白质激酶的生化特性、AvrXa21的鉴别、Xa21介导的抗病途径、抗病机理等,并对今后的研究进行了展望。     

不育系培矮64S衍生的近等基因系的育性感温性及基因初定位研究

培矮64S是光敏核不育水稻农垦58S衍生出的应用面积最大、不育临界温度最低的不育系.但其不育临界温度高于温敏核不育系株1S,杂交制种也没有株1S安全.为了探究培矮64S育性感温的机制,选育不育临界温度更低、杂交制种更安全的不育系,本研究以培矮64S为母本与丰源B杂交,再以杂交后代的不育株与丰源B回交两次制备近等基因系,...     

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。     

水稻抗白叶枯病基因Xa12区间连锁图的构建

利用SSR标记对143株Java14/珍珠矮F₂随机群体进行分析,构建了水稻第4染色体上抗白叶枯病基因Xa12高饱和度的SSR标记区间连锁图。该分子图谱整合了SSR标记RM349、RM348、RM255、MRG4611,为进一步利用SSR标记在Java14/珍珠矮F₂群体中精细定位Xa12以及克隆该基因奠定了基础。     

Introduction of a rice blight resistance gene,Xa21, into five Chinese rice varieties through anAgrobacterium-mediated system

A cloned gene, Xa21 was transferred into five widely-used Chinese rice varieties through an Agrobacterium-mediated system, and over 110 independent transgenic lines were obtained. PCR and Southern analysis of transgenic plants revealed the integration of the whole Xa21 gene into the host genomes. The integrated Xa21 gene was stably inherited, and segregated in a 3 : 1 ratio in the selfed T1 generation when one copy of the gene was integrated in the transfor-mants. Inoculation tests displayed that transgenic T0 plants and Xa21 PCR-positive T1 plants were highly resistant to bacterial blight disease. The selected Xa21 homozygous resistant transgenic lines with desirable qualities may be propagated as new varieties or utilized in hybrid rice breeding.     

Introduction of a rice blight resistance gene, Xa21, into five Chinese rice varieties through an Agrobacterium-mediated system

A cloned gene, Xa21 was transferred into five widely-used Chinese rice varieties through an Agrobacterium-mediated system, and over 110 independent transgenic lines were obtained. PCR and Southern analysis of transgenic plants revealed the integration of the whole Xa21 gene into the host genomes. The integrated Xa21 gene was stably inherited, and segregated in a 3∶1 ratio in the selfed T1 generation when one copy of the gene was integrated in the transformants. Inoculation tests displayed that transgenic T0 plants and Xa21 PCR-positive T1 plants were highly resistant to bacterial blight disease. The selected Xa21 homozygous resistant transgenic lines with desirable qualities may be propagated as new varieties or utilized in hybrid rice breeding.     

水稻抗白叶枯病基因Xa-4的PCR标记研究

根据与水稻抗白叶枯病基因Ｘａ－４紧密连锁的分子标记Ｍ５５的序列设计引物,通过对国际水稻研究所育成的抗白叶枯病近等基因系和基因累加系的叶片ＤＮＡ、半粒种子提取物及Ｘａ－４基因的杂合体ＤＮＡ的ＰＣＲ特异扩增,初步建立了Ｘａ－４的ＰＣＲ标记体系。进而用该标记体系对我国籼型杂交水稻常用的亲本材料进行分析,揭示出了Ｘａ－４在这些材料中的分布情况。     

水稻抗白叶枯病基因Xa4位点跨叠BAC克隆群的构建

水稻白叶枯病抗性基因Xa4已被定位于第11染色体长臂末端的分子标记VG181和L1044之间,并与抗性基因同源序列片段RS13共分离。利用这3个标记筛选IRBB56的BAC文库,共得到128个阳性BAC克隆,其中RS13获得18个阳性克隆,这18个克隆中有4个和6个我隆分别同时为G181和L1044的阳性克隆,选其中的12克隆进行分析,构建了一个从G181到L1044区间的BAC跨叠克隆,全长420kb,并且56M22、106P13和104B153个BAC克隆可覆盖整个跨叠克隆群。这一研究结果为进一步分离Xa4基因打下基础。     

经基因工程改良的抗白叶枯病水稻粳型恢复系“C418—Xa21”及其杂交稻

通过农杆菌介导的转化系统,将业已克隆的水稻抗白叶枯病基因Xa21导入重要的粳型杂交稻恢复系“C418”。PCR和抗性分析表明单拷贝整合的Xa21在T1代的分离比为3：1。在T2代通过PCR和抗性分析选择了Xa21纯合的转基因株系“C418－Xa21”。将选择的转基因纯合系“C418－Xa21”与常用的雄性不育系“屉锦A”杂交,产生了带有转基因Xa21的杂交稻“屉优418－Xa21”（简称转基因杂交稻）。分子分析表明转基因Xa21在杂交稻“屉优418－Xa21”中能稳定遗传,抗性分析表明转基因恢复系“C418－Xa21”和转基因杂交稻“屉优418－Xa21”对白叶枯病具有高度的广谱抗性,并保持了受体对照的优良农艺性状。另外我们还转基因杂交稻“屉优418－Xa21”对白叶枯病的抗性水平高于转基因恢复系“C418－Xa21”,这可能是遗传背景的差异所致,抗白叶枯病转基因粳型恢复系数 杂交稻的育成将有益于杂交稻在我国北方稻区的推广。     

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。     

水稻抗白叶枯病基因的鉴定、定位和克隆进展

由水稻黄单胞菌水稻变种Xoo引起的水稻白叶枯病是全球性的重要病害之一。已有31个水稻白叶枯抗性基因被鉴定并报道,其中18个被定位到染色体上,5个被克隆。简要综述了水稻白叶枯抗性基因的鉴定、定位和克隆的进展,并讨论了合理利用抗性基因防治白叶枯病的前景。