稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(Pyricularia oryzae Sacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收.它是由子囊菌Magnaporthe grisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyricularia grisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一.水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础.介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展.     

稻瘟菌相关蛋白基因研究进展

稻瘟病(PyriculariaoryzaeSacc)是世界性的水稻病害,在我国已成为三大水稻病害之一,重病年能导致绝收。它是由子囊菌Magnaporthegrisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyriculariagrisea(Cooke)Sacc]引起的广泛发生的重要水稻病害之一。水稻基因组和稻瘟病基因组测序工作的进展,为进一步从基因组水平认识水稻与稻瘟病菌相互作用的机制奠定了基础。介绍了稻瘟菌相关蛋白基因的研究进展,主要综述了几种稻瘟病致病相关基因、无毒基因,并简单介绍了稻瘟菌激活蛋白的研究进展。     

稻瘟病菌无毒基因的分子标记

 使用 RAPD对稻瘟病菌 631 5组合的 42个子囊孢子菌株及亲本菌株 94- 84c( MAT1 -1 ) ,95- 2 3- 4a( MAT1 - 2 )进行分析。通过对 1 2 0个引物及 2 80种引物组合进行筛选 ,发现 OPA-1 5,OPT- 4,OPT- 6,OPT- 8等 41个 ( 34.2 % )单引物及 OPA- 1 1 /OPT- 6,OPT- 2 0 /OPA- 2 0等 63种双引物组合 ( 2 2 .5% )能在 2个亲本菌株之间扩增出有多态性的带型 ,扩增片段的大小主要分布在 0 .5～ 3.5kb的范围内。 3个标记与一个无毒基因位点 Avr- Xiu连锁 ,其中 OPT- 686 0 与AVR- XIU的遗传距离为 1 .4c M,可作为染色体步行的起点。     

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因的检测

为了探索黑龙江省稻瘟病菌无毒基因的分布情况,通过分子标记法对黑龙江省19个地区的204个稻瘟病菌的菌株进行PCR扩增,检测是否含有无毒基因Avr-pita、AVR-CO39、PWL2和PWL3。结果表明:各基因的出现频率差异较大,PWL2的出现频率较大,为52.94%,PWL3最低,出现频率为0,Avr-pita和AVRCO39的出现频率分别为39.22%和37.75%。黑龙江省稻瘟病菌的群体结构复杂,在不同地区甚至相同地区的菌株中无毒基因的存在情况都有明显的差异。     

水稻抗瘟性分子育种研究进展

概述了进行抗瘟性育种的必要性及国内外抗瘟育种研究进展,重点介绍了一些我国具有利用价值的抗瘟种质资源及所含抗瘟基因。然后对基因聚合分子育种的发展及存在的问题进行了讨论。     

稻瘟病菌致病机制及无毒基因的研究进展

介绍了国内外近年来关于稻瘟病菌致病机制、有性世代、无毒基因分析，重要功能基因克隆以及稻瘟病菌产孢遗传规律的研究进展和成果。     

利用RGA-PCR方法进行水稻抗瘟基因分子标记

用28对RGA引物对LTH近等基因系品种进行PCR扩增，其中11对引物扩增出特异性条带。将扩增到的33个特异性片段回收并进行重扩增，有11个片段产生单一条带。选择2个片段HS-1和HS-19进行探针标记。经Southern杂交发现。探针HS-1在含有Pi—ta^2抗瘟基因品种F-128—1、NO4中有特异杂交信号，表明该片段可能与抗瘟基因Pi—ta^2连锁或是其一部分。对特异性片段HS-1进行克隆、测序，全长为478bp，与Mago等从水稻中克隆的一个抗病基因同源序列RGA29有95％同源性。     

稻瘟病菌二个无毒基因的初步分析

 分析了2个稻瘟病田间采集菌株Y95-223和Y94-64的杂交后代的54个菌株对合系35号、楚粳3号及日本鉴别品种新2号、梅雨明、PiNo.4和K60共11个水稻品种致病性测定结果。结果表明:陆稻菌株Y94-64对合系35号、楚粳3号、PiNo.4分别持有2个无毒基因,对新2号、K60分别持有一个无毒基因;菌株Y95-223对梅雨明持有一个无毒基因,因为Y95-223对梅雨明不致病,Y94-64对它致病,而杂交后代非致病菌株与致病菌株比为1∶1．     

SEC11基因的HIGS表达载体构建及转基因水稻的抗病性分析

[目的]为克服传统抗病水稻材料抗病性易于丧失的缺点.[方法]利用寄主诱导基因沉默(HIGS)技术创制水稻抗稻瘟菌的新材料.[结果]首先,选取稻瘟菌信号肽复合物中的关键亚基SEC11为靶基因,利用Gateway基因重组技术将稻瘟菌SEC11基因的干扰片段构建到pBDL03载体上获得HIGS表达载体.通过农杆菌介导的转化法...     

稻瘟菌株CH63和TH16杂交后代毒性变异及其无毒基因组成

 报道了两个稻瘟菌株CH63和TH16的杂交后代在36个水稻品种上的致病性分离、遗传分析以及无毒基因组成的分析结果。78个子囊孢子菌株中呈现显著的致病性分离，共出现71种致病类型，在不同品种上分别出现1∶1、1∶3、3∶1、1∶7、1∶15和15∶1等的无毒性/毒性分离，表明供试菌株对不同品种的无毒性/毒性是一个或多个基因控制的。遗传学分析结果表明，亲本菌株对不同品种的无毒性/毒性控制存在多种类型。菌株CH63对品种K 59(Pi-t)、中98－18、特特普、T 641、C 102 TTP(Pi-4)、C 101 TTP 6、E No.11、农虎6号、C 101 PKT(Pi-4a)、C 105 TTP-1(Pi-4)、中156 和中98－19分别持有1个无毒基因；对品种1461选、6392选、麻谷泰引1号、Lemont、宫崎7号、Vandana、长香稻、青珍8号和珍优3号分别持有2个无毒基因；对于品种草笛（Pi-k）、品种20中－1 、C 104 LAC(Pi-1)、C 103 TTP(Pi-1+1b)、K 3(Pi-kh)、梅雨明 (Pi-km)和东农363分别持有2个以上无毒基因；亲本菌株对于品种四丰43、珍龙13、C101LAC和20中－2分别持有2个无毒基因，关东51、欧244持有2个以上的无毒基因，但因亲本菌株对品种的致病型一致，难以判断控制菌株对品种非亲和性的基因来源。     

江西省稻瘟病菌的无毒基因分析

以30个水稻抗稻瘟病近等基因系或单基因系为材料,在水稻苗期接种,测定来自江西省水稻产区195个稻瘟病菌单孢菌株的致病性。结果表明,江西省稻瘟病菌群体含有29个与测试抗病基因相对应的无毒基因,但未检测到无毒基因Avr-a(2),其中60.00%菌株表现出强致病性。病菌群体对抗瘟基因Pi-zt,Pi-1(1),Pi-z5和Pi-k表现出较低的毒力频率,表明这些抗瘟基因在江西省可作抗源单独或聚会使用。2006-2008年江西省稻瘟病菌群体中分别出现了24,27,29个无毒基因,其中有24个无毒基因在各年份均有分布,Avr-a(1),Avr-a(2),Avr-i,Avr-ks(1),Avr-ks(2),Avr-ta,Avr-b,Avr-t,Avr-sh(2),Avr-km,Avr-ta(C),Avr-ta2,Avr-kp(C),Avr-b(C),Avr-3(1)和Avr-5(t)等16个无毒基因的出现频率均低于30%,提示在江西省内与之相对应的抗瘟基因在抗稻瘟病育种中应慎用。江西省稻瘟病菌单孢菌株无毒基因组合数目为0～18个,数字相对较小。     

南繁区稻瘟病菌无毒基因的检测

为明确南繁区稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)无毒基因的分布情况,对6个无毒基因(ACEI、Avr-Pia、Avr-Pik、Avr-Pita、Avr-Piz-t和PWL2)在南繁核心区和非核心区60个稻瘟病菌菌株中的分布情况进行PCR检测。结果发现,这6个无毒基因在核心区和非核心区的检出率分别为100.00%和96.67%、33.33%和0.00%、100.00%和100.00%、96.67%和90.00%、73.33%和100.00%以及100.00%和73.33%。该结果说明除了无毒基因Avr-Pia在南繁非核心区的稻瘟病菌中未检测到外,其余无毒基因在2个区域的稻瘟病菌中均存在,其中无毒基因Avr-Pik在2个区域的稻瘟病菌中分布率最高,均为100%,其他无毒基因在2个区域的稻瘟病菌中表现出一定的分布率差异。     

日本水稻抗瘟基因对宁夏稻瘟病菌的抗性研究

利用１９９４￣１９９５年１０４个存活单孢分离物对日本１２个单基因鉴别品种进行人工接种，测定结果表明：供试宁夏稻瘟病菌菌株对１２个抗瘟基因均有不同程度侵染。其中对Ｐｉ－Ｋ＾ｓ、Ｐｉ－ａ两基因的致病率最高，故这两个基因对本区稻瘟病菌生理小种基本不具抗性，而对Ｐｉ－Ｚ＾ｔ基因的致病率最低，因此Ｐｉ－Ｚ＾ｔ基因可作为今后抗瘟育种的抗源基因。     

江苏省稻瘟病菌致病力分化及无毒基因组成分析

针对2013-2017年从江苏省采集标样并分离得到的共计621个稻瘟病菌[Magnaporthe oryzae (Hebert)Barr]单孢菌株,利用10对稻瘟病菌无毒基因(ACE1、PWL1、Avr-Pita、Avr1-CO39、Avr-Pizt、Avr-Pib、Avr-Pia、Avr-Pii、Avr-Pik、Avr-Pi9)特异性引物进行扩增,分析江苏省稻瘟病菌无毒基因的分布及频率。结果表明:上述10个无毒基因在江苏省均有分布,但出现频率不同,其中平均扩增频率最高的为Avr-Pib,达到74. 56%,最低的是Avr-Pia,只有9. 34%。Avr-Pib、Avr-Pik、Avr-Pizt连续5年扩增频率较高且稳定遗传。此外,采用日本清泽鉴别品种对稻瘟病菌供试菌株进行致病力测定,结果表明供试菌株对Pi-zt、Pi-z、Pi-ta、Pi-ta2、Pi-i表现为弱毒力。综上所述,江苏省稻瘟病菌群体组成较为复杂,且存在较大易变性;无毒基因的分布存在较大差异,且与地理区域密切相关。     

水稻抗稻瘟病基因Pi25、Pi56(t)、Pit和Pita的分子鉴定

根据抗病基因在抗病材料和感病材料中的SNP位点设计引物,通过PCR扩增或CAPS标记,对16份水稻材料中的4个抗病基因Pi25、Pi56(t)、Pit和Pita进行了鉴定。结果表明,9份水稻材料中携带Pi25,6份材料中携带Pita,1份材料中携带Pit(杂合型),无材料携带Pi56(t)。     

水稻稻瘟病抗性基因的分子定位及克隆研究进展

 稻瘟病是全世界范围内影响水稻粮食生产的主要病害之一。培育和合理利用抗病品种是控制稻瘟病最经济、有效的措施。随着水稻（Oryza sativa）及稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）基因组测序的完成,水稻-稻瘟病菌的互作已成为研究植物与真菌相互作用的模式系统。在过去的50多年中,通过广泛的遗传分析,已经鉴定了84个稻瘟病抗性基因及大量的数量抗性遗传位点（quantitative trait locus）。其中,8个主效抗性基因及1个隐性部分抗性基因已被克隆。本文综述了迄今已鉴定及定位的稻瘟病抗性基因的研究情况,根据基因的定位信息将这些基因整合到一张连锁图谱中;对抗性基因簇以及簇内基因间的关系作了分析;并进一步对后基因组时代抗性基因克隆策略的变化及其对策进行了探讨。     

Pib基因编码区功能的转基因初步鉴定

将Pib结构基因克隆到双元载体,构建了3个植物表达载体pNAR501、pNAR502和pNAR503,这3个载体分别携带由35S驱动Pib结构基因的外显子2-外显子3、5’端部分缺失外显子1和5’端部分缺失的外显子1-外显子2-外显子3的不同片段。应用农杆菌介导法获得水稻品种日本晴转基因植株30株,经PCR、Southern blot和后代潮霉素抗性分离检测确定外源基因已整合进水稻基因组。Tn代转基因植株分蘖期大苗离体叶片抗稻瘟病鉴定结果表明,含3个不同载体的转基因植株对稻瘟病E1、F1、G1生理小种的抗性都显著高于对照日本晴。T1代3至4叶期幼苗活体接种鉴定结果与Tn代离体叶片鉴定结果不同,对E1、F1、G1生理小种的抗性低于对照日本晴。     

水稻Pi2/9位点3个抗瘟基因的抗菌谱及稻瘟病菌遗传多样性分析

采用35个不同来源的稻瘟病菌菌株,对3个稻瘟病抗性基因Pi9、Pi2、Pizt的供体亲本和以日本晴为遗传背景的转基因近等基因系进行室内接种鉴定,比较分析3个基因的抗谱差异。结果表明:Pi9和Pi2的抗谱较广,抗性频率均达到94.2%,Pi9对菌株ROR1和X2007A–7表现感病,Pi2对菌株CHNOS60–2–3和RB14表现感病,Pizt抗谱较窄,抗性频率仅为60%,使用13对SSR引物分析其中20个稻瘟病菌菌株的遗传多样性,可划分为4个宗谱,菌株的遗传宗谱和来源相关性不显著,与致病性有一定的相关性。     

广西稻瘟病菌生理分化及对4个水稻品种的毒性测定

[目的]研究广西桂北、桂南、桂中、沿海及右江河谷等稻瘟病偏重发生的部分县(市)稻瘟病菌生理分化、无毒基因类型和出现频率,为水稻品种合理布局和稻瘟病持续控制提供理论依据.[方法]以7个中国稻瘟病鉴别品种和4个单基因水稻品种为试验材料,对从广西5个县(市)稻瘟病样本中分离获得的104个稻瘟病菌株进行生理分化和致病性测定.[结果]供试的104个稻瘟病单孢菌株分属于6个群(ZA、ZB、ZC、ZD、ZE、ZG),共24个生理小种,其中优势种群为ZB群,优势小种为ZB群1、9和15号小种.104个稻瘟病菌株在4个单基因水稻品种的毒性频率分别为89.42%、55.77%、82.69%和72.12%,相应的无毒基因频率分别为10.58%、44.23%、17.31%和27.88%.来自全州县、鹿寨县、合浦县、平果县和桂平市的104个稻瘟病菌株所含的无毒基因类型基本一致,都包含有对Pi-a、Pi-ta、Pi-b、Pi-k等4个抗性基因的无毒基因类型,各地出现的无毒基因频率有一定差异.[结论]广西田间稻瘟病菌群体结构复杂、生理小种数量大是水稻品种抗病性容易丧失的主要原因;来自广西不同地区的稻瘟病菌株间无毒基因出现频率有差异,含有抗病基因Pi-b的水稻品种比含有抗病基因Pi-ta、Pi-a和Pi-k的水稻品种对于稻瘟病有更强的抵抗能力,具有较高的应用价值.     

五个抗稻瘟病基因在浙江省水稻品种中的分布和抗性评价

为了明确浙江省部分水稻主栽品种和中国稻瘟菌生理小种鉴别品种中稻瘟病抗性基因分布情况,本研究采用5个基于稻瘟病抗感等位基因序列设计的功能性分子标记,对40份浙江省水稻主栽品种和6份稻瘟菌鉴别品种中Pit、Pib、Pii/Pi3/Pi5、Pia、Pi1等5个稻瘟病抗性基因进行了分子检测。结果发现,这5个抗性基因在浙江省栽培品种中分布频率不同,其中Pib基因分布最广,占63.04%;其次是Pia,占58.70%;携带Pii/Pi3/Pi5和Pit抗性基因的材料较少,分别为21.74%和10.87%。同时用2015—2017年田间采集到的141个稻瘟菌菌株检测46个水稻品种苗瘟抗性水平,结果显示,其中仅15个品种的抗性频率在70%以上,大部分品种携带其中1~2个抗性基因。聚合了多个抗性基因的品种抗性水平相对较高。