水稻与稻瘟病菌互作中S受体蛋白激酶的诱导表达

 细胞在生长、分化和感应各种环境因子刺激时,蛋白质的可逆磷酸化是一系列信号感受和转导过程中的重要反应。     

水稻防御反应相关基因对稻瘟病菌的响应

水稻与稻瘟病菌的互作已成为研究植物与病原真菌互作的模式系统。利用RT-PCR技术检测了6个水稻品种(分别含有抗病基因Pik-s、Pita、Pit、Pi1、Pi9的近等系及回交亲本丽江新团黑谷LTH)与稻瘟病菌互作过程中多个信号相关及PR基因的表达。结果表明带有稻瘟病抗性基因Pik-s、Pita、Pit的水稻品种和LTH对稻瘟病菌#626侵染表现为亲和互作,带Pi1和Pi9的水稻品种表现为非亲和互作;稻瘟病菌接种后,亲和互作中MAPK6和MAPK12表现为上调表达,带有抗性基因Pi9的水稻品种IRBL22中BIMK2表现为上调表达。总体来看,含有不同抗病基因的水稻近等系中的PR基因对稻瘟病菌的响应较为多样,非亲和互作中在早期或早中期表现为PR基因上调表达,而亲和互作中主要在晚期上调表达,说明这些PR基因表达的时间在植物与病原互作的不同时期发挥着不同的作用。     

三环唑和多菌灵对水稻抗病品种与水稻稻瘟病菌互作的影响

分析了三环唑和多菌灵对水稻稻瘟病毒力及对品种抗病性的影响,结果表明三环唑和多菌灵对水稻品种与稻瘟病菌互作有重要影响。当喷雾0.2μg/mL三环唑于13个日本已知抗性基因品种时,原对ZE₃和ZG₁混合菌株表现抗性的爱知旭表现感病,当喷雾2μg/mL三环唑时,爱知旭则表现抗病,而在0、0.2μg/mL三环唑时均表现抗病的露明则在2μg/mL三环唑时表现感病;喷雾0.2μg/mL多菌灵于13个日本已知抗性基因品种时,ZB₁、ZE₃、ZG₁混合菌株在0μg/mL多菌灵时表现抗性的爱知旭则表现感病,当多菌灵浓度为2μg/mL时,露明又表现为抗病,而在0、0.2μg/mL多菌灵时,对ZG₁表现为抗病的草笛则表现感病;13个已知抗性基因品种中其他品种在使用了三环唑和多菌灵后抗性也发生了变化,这说明稻瘟病菌的分布和组成与这类杀菌剂的长期使用可能有一定关系。     

水稻受稻瘟病菌诱导的一个基因片段的分离和克隆

 本研究利用一对抗瘟性近等基因系(near-isogenic lines,NILs) H7R (抗病)和H7S (感病),经稻瘟病菌诱导后提取RNA,进行m RNA差异显示(differentialdisplay,DD)。在获得多个差异cDNA片段的基础上,经PCR重扩增,Southern杂交粗筛,Northern进一步鉴定。其中25号片段(克隆RM a25)经序列测定,国际联网查询,证实是受稻瘟病菌诱导的水稻新基因cDNA片段。     

稻瘟病菌与水稻CO39近等基因系互作的寄生适合度属性研究

选用以CO39为遗传背景的水稻CO39抗稻瘟病近等基因系(NILs)与广东省稻瘟病菌4个优势生理小种(ZC₁₃、ZB₁、ZB₁₃和ZB₅)构成16个亲和性和非亲和性互作组合,对各互作的4个寄生适合度属性(病斑平均扩展速率、感病型病斑比例、侵染成功率和病斑单位面积平均产孢量)进行了方差分析、多重比较和相关分析。方差分析表明,水稻NILs各品种、稻瘟病菌各小种以及品种×小种互作间的差异极显著。经多重比较,品种CO39和C104PKT之间在接菌相同小种时差异极显著,而品种C101LAC和C101A51之间虽差异不显著,但与前两品种间的差异极显著;小种ZC₁₃和ZB₄之间除单位病斑面积产孢量外另3个属性上差异不显著,但都显著高于ZB₅和ZB₁₃,而且ZB₅也显著高于ZB₁₃。相关分析表明,4个属性中每2个属性间均呈显著正相关,说明病菌小种在这个遗传背景相同的近等基因系中,可能具有相似的生存方式,病菌一旦克服寄主某方面的抗性后,所有生存适应性都一起提高,这是由于寄主的遗传同质性引起的。     

利用绿色荧光蛋白GFP研究稻瘟病菌与水稻的互作

稻瘟病菌Magnaporthe oryzae严重威胁水稻的产量与质量,明确稻瘟病菌与水稻互作过程及机理,对防治稻瘟病具有重要意义。本研究利用稻瘟病菌常用致病菌株GUY11和ZB25,构建了绿色荧光蛋白GFP的过量表达菌株,并通过荧光显微观察菌株侵染寄主水稻过程中侵染结构的形成与发育,包括孢子萌发、附着胞形成、侵染钉形成、侵染菌丝增殖、坏死斑形成及产孢。另外,通过比较过量表达菌株对稻瘟病高抗水稻和易感水稻的侵染过程,发现侵染过程的差异主要集中于侵染钉的穿透和侵染菌丝的定殖。本研究为分析稻瘟病菌对寄主水稻的定殖规律提供了一种有效工具。     

内生菌醇提取物对水稻抗稻瘟病的诱导作用

本文研究内生菌醇提取物WS对水稻稻瘟病的诱导抗性,在水稻3叶1心期喷施3种浓度WS,通过诱导抗病效果筛选WS最佳使用浓度,同时研究最佳浓度对水稻相关抗病防御酶活性的影响.结果表明,浓度50 ng/mL WS喷雾处理时诱导抗病效果最佳,病情指数降低12.89,诱导效果达到55.5％.能够显著提高PAL、PPO、几丁质酶活性,PAL活性高于CK处理30.28％,PPO、几丁质酶活性分别是CK处理的1.18、1.70倍.     

非亲和性稻瘟病菌对水稻的诱导抗性

为研究稻瘟病菌Magnaporthe oryzae不同菌株间的相互作用,选择与单抗性基因系水稻IRBL5-M （携带抗性基因Pi5）表现为亲和性的菌株HN52与非亲和性的菌株HN119为研究对象,将其单独或混合接种到单抗性基因系水稻IRBL5-M中,并通过荧光显微镜观察接种后水稻叶鞘的发病情况及病斑面积,测定接种后水稻内相关抗性基因OsWRKY45、OsNPR1、OsPR10、OsMAPK2的表达量以及活性氧的变化。结果显示,相较于单独接种亲和性菌株,混合接种后单抗性基因系水稻IRBL5-M病斑发病面积减少;混合接种中亲和性菌株HN52菌丝侵染能力降低,侵染菌丝细胞间扩展率显著降低73.13%;同时单抗性基因系水稻IRBL5-M中OsWRKY45、OsNPR1、OsPR10和OsMAPK2抗性基因表达量显著增加,水稻叶片中活性氧含量增加,表明在菌株混合侵染过程中,非亲和性菌株可通过激发水稻的抗性反应来降低亲和性菌株对水稻的侵染程度。     

不同氮肥水平下水稻品种与稻瘟病菌小种互作模型的研制

 1996年在田间利用6个水稻品种和3个稻瘟病菌种和已知比例的混合小种组合,采取分小种接种方法,研究了水稻叶瘟病反应型(产孢面积)与产孢量之间的关系,组建了产孢面积-产孢量模型y=exp (1.46lnx-4.64),在此基础上估测了反应型权重值。     

茉莉酸诱导水稻幼苗对稻瘟病抗性作用研究

 外源茉莉酸处理可以显著减轻水稻幼苗稻瘟病的发生。JA诱导稻苗产生抗病性的有效浓度是0.1~0.001mmol/L,喷雾处理后2d接种稻瘟病菌获得最佳的抗病效果。0.1mmol/L JA喷雾处理后2d接种稻瘟病菌,水稻幼苗的诱抗效果都超过了55%。JA处理的诱导抗性可以维持15d左右。用0.1mmol/L JA二次强化处理水稻幼苗可以增强诱导抗病性,延长抗性的持续期。JA诱导水稻幼苗抗性机制的结果表明:0.1mmol/L JA处理可以诱导水稻体内苯丙氨酸解氨酶、过氧化物酶活性和木质素升高。     

稻瘟菌Rho族蛋白及其编码基因表达特点

 Rho族蛋白是Ras超家族小G蛋白最主要成员,在真核生物中极为保守,包括Rho、Rac、Cdc42等,作为分子开关,参与细胞极性、细胞运动、细胞形状、细胞间及细胞与其基质互作等多个信号转导途径。基因组数据库分析显示,稻瘟菌中含有30余个小G蛋白,其中7个可能是Rho族蛋白,包括Cdc42、Rac1及5个Rho亚家族蛋白。结构分析表明,7个推导的Rho族蛋白均具有典型结构域。进一步以半定量RT-PCR分析了稻瘟菌7个Rho族蛋白编码基因在菌丝、分生孢子、芽管以及附着胞等不同生长发育阶段的表达情况。结果表明,Rho族蛋白编码基因具有不同的表达模式。通过BLASTP搜索GenBank等数据库,获得迄今已公布的真菌Rho1、Cdc42和Rac1蛋白序列,建立了系统发育树,一定程度地反映了真菌进化关系,说明在真菌进化中Rho族蛋白的结构与功能也经历了共同演化的过程。     

稻瘟病菌ABC转运蛋白基因中 SSR的分布及其功能预测

 ABC转运蛋白在真菌的致病性方面起着重要的作用。本研究查找和分析了稻瘟病菌基因组中47个ABC转运蛋白基因的外显子区、内含子区、5′-UTR和3′-UTR区中的SSR,并对编码区中SSR的扩张或收缩对蛋白结构的影响进行了预测。结果表明,SSR在这些基因的调控区和编码区分布不均一,且在基因的外显子区、内含子区、5′-UTR和3′-UTR区中SSR的组成和分布均不相同;基因的编码区中三碱基和六碱基SSR相对较多,SSR的基序大都表现为GC含量较高,编码的亲水性氨基酸出现频率远远高于疏水性氨基酸。根据稻瘟病菌自然群体中SSR的变化幅度,预测了SSR的扩张或收缩对蛋白二级结构的影响,发现SSR的扩张或收缩都可能对蛋白的结构产生影响。暗示着SSR的变异在致病相关基因的变异中可能扮演着重要角色。     

福建省稻瘟病菌致病性及其无毒基因分析

利用41个已知抗性基因水稻品种测定2003—2006年从福建省闽东、闽南、闽西、闽北和闽中5个主要稻区采集分离的87个稻瘟病单孢菌株的致病性。结果表明,福建省稻瘟病菌群体含有与所有测试抗病基因相应的无毒基因,其中66.67%的稻瘟病菌株表现较强致病力。病菌群体对水稻抗病基因Pi-d2、Pi-k(1)、Pi-km、Pi-kh、Pi-1(1)、Pi-z5(1)、Pi-z5(2)和Pi-1(2)的毒力频率均低于10%,提示这些抗病基因在福建省可作抗源使用。2003—2006年福建省稻瘟病菌群体中分别出现了40、37、36和38个无毒基因,其中有34个无毒基因在各年份均有分布,有30个无毒基因在5个主要稻区均有分布,Avr-a(2)、Avr-3(2)、Avr-ks、Avr-4b、Avr-b、Avr-kp(C)、Avr-km(C)、Avr-ta(C)、Avr-11(C)、Avr-19(t)、Avr-t和Avr-a(1)无毒基因的出现频率均低于30%,提示与之相对应的抗病基因在福建省水稻品种抗稻瘟病育种中应慎用。含有17、14、23、18和16个无毒基因组合的病菌较多,其组合频率分别为13.79%、10.34%、9.20%、8.05%和8.05%。     

抗稻瘟病单基因系对籼稻稻瘟病菌小种鉴别力分析

 利用30个抗稻瘟病单基因系对146个来自广东的稻瘟病菌单孢分离菌株进行了致病性测定,其中17个单基因系对测试菌株的致病性有较好的鉴别力。基于主成分因子分析法,对17个单基因系和146个菌株组成的互作变量矩阵进行了因子提取,结果表明其中9个单基因系为代表的抽提因子可以解释变量总方差的80.437%,初步组建了这9个单基因系构成的稻瘟病菌生理小种单基因系鉴别寄主。按其对变量方差贡献大小排序,它们分别是:IRBLkp-K 60(Pi-k^p)、IRBLi-F5(Pi-i)、F128-1(Pi-ta²)、IRBL9-W (Pi-9(t))、IRBLsh-S (Pi-sh(1))、IRBLz-Fu (Pi-z)、IRBLkh-K3(Pi-k^h)、IRBL1-CL (Pi-1)、IRBLz5-CA (Pi-z⁵)。用这9个单基因系可将146个菌株划分为83个小种,将来自广西、福建、湖南、湖北、浙江、四川等籼稻区的54个菌株划分为26个小种。筛选的9个单基因系对我国籼稻区稻瘟病菌致病性有较强的鉴别力。在抗病性鉴定中,基于单基因系的代表菌株选择,可考虑应用聚类和变量分析法进行。     

稻瘟病菌生理小种及其毒性

用我国一套稻瘟病菌生理小种鉴别品种对分离自云南省红河州个旧、石屏、建水不同种植模式的68个稻瘟病菌单孢菌株进行生理小种测定,同时以日本8个单基因鉴别品种对供试菌株进行基因分析。测定结果为B₉、B₁₃、B₁₅、B₂₇、B₂₉、B₃₁、C₉、C₁₁、C₁₅、D₁、E₃和G₁12个生理小种,其中粳型小种占60.29%,籼型小种占39.71%。此结果与以往云南省稻瘟病菌生理小种的变化趋势相吻合。供试的68个菌株进行毒性基因分析表明Av-K^s+和Av-i+频率毒性基因较高。     

稻瘟菌不同小种间可溶性蛋白及酯酶同工酶的多态性

采用聚丙烯酰胺凝胶泳对来自太湖稻区的１０个水稻稻瘟病菌株和２个禾本科杂草瘟菌的可溶性蛋白及酯酶同工酶进行了分析比较。结果表明：供试菌株菌体可溶性蛋白可呈现１６～２５条电泳谱带，其中在Ｒｆ值为０．２３，０．３３，０．４４的３条谱带为１２２个菌株所共有，没有发现生理小种特异性谱带。对１２个菌株α－酯酶同工酶的分析表明，在所有菌株同工酶谱带中可分辩出具有不同迁移率的１２条谱带，据此可将菌株分为８个不同的同工酶谱带类型。同时表明，α－酯酶同工酶在太湖稻区稻瘟病菌中存在丰富的多态性，但其谱带类型与病菌生理小种无相关性。     

稻瘟病菌附着胞差异表达基因文库的构建方法

 利用抑制性差减杂交方法构建了稻瘟病菌分生孢子接种24h所形成的附着胞差异表达基因文库。采用复印胶片诱导稻瘟病菌附着胞形成,在孢子浓度为1.0×10⁶个/mL时,附着胞的形成率达到96.5%。分别提取附着胞、菌丝和分生孢子RNA,反转录成cDNA并经Alu Ⅰ酶切、接头连接后,以附着胞cDNA片段为tester,菌丝及分生孢子cDNA为driver进行抑制性差减杂交,构建成差减文库。从文库中分离获得142个基因片段,通过RT-PCR方法鉴定其中的71个为差异表达基因,证实文库高效可靠。构建优质的稻瘟病菌附着胞差异表达基因差减文库,为深入了解附着胞形成过程中基因的表达及功能奠定了基础。     

稻瘟病菌在水稻CO39近等基因系上的生命表和繁殖表

 本文选用以CO39为背景的水稻近等基因系与广东省稻瘟病菌3个优势生理小种(ZC₁₃、ZB₁和ZB₅)构成12个亲和性和非亲和性互作组合,组建各组合稻瘟病菌的生命表和繁殖表,分析在亲和性互作中稻瘟病菌的生存和繁殖状况对寄主发病的影响,并探讨在非亲和性互作中抗性基因在抵御病菌侵染过程中的作用。结果表明,在亲和性和非亲和性互作中,稻瘟病菌生长繁殖各阶段均参与了感抗反应并发挥了一定的作用:在CO39近等基因系上,同一小种的孢子萌发率或菌丝形成率无明显差别,而小种间则表现一定差异;病菌的定殖和繁殖是亲和与非亲和互作的关键阶段,定殖率、病斑形成率低,则寄主表现抗病,反之则表现感病。在繁殖表众多表示种群增长的参数中,世代平均产孢量F'、净增殖率R₀、最大相对增长率r_max和种群趋势指数Ⅰ等4个指标适合于反映稻瘟病菌繁殖状况与感抗病反应的关系。