薇甘菊提取物对稻瘟病菌的抑菌活性

【目的】以入侵物种薇甘菊Mikania micrantha为材料,探究其不同提取物及组分对稻瘟病菌Magnaporthe oxyzae的抑菌活性。【方法】以稻瘟病菌为供试病原菌,采用生长速率法对采自云南德宏的薇甘菊提取物进行室内抑菌活性测定,并通过柱层析对提取物的抑菌活性组分进行追踪。【结果】在初筛质量浓度为1 mg/mL时,薇甘菊乙酸乙酯萃取物对稻瘟病菌有较好的抑菌活性,抑菌率为49.84%。对薇甘菊乙酸乙酯萃取物的14个柱层析组分进行抑菌活性追踪,组分Fr_(5)、Fr_(6)、Fr_(12)、Fr_(13)抑菌效果显著,在接种后第9天的EC_(50)分别为1.691、2.134、0.865、0.818 mg/mL;4个组分均使菌丝质量减轻,MDA含量升高,菌丝形态畸变。【结论】本研究发现薇甘菊提取物对稻瘟病菌有较好的抑菌效果,为综合开发利用薇甘菊提供了新思路,也为稻瘟病菌的绿色防控提供了科学依据。

华南籼稻骨干亲本稻瘟病基因检测与抗性评价

选用Pi2、Piz-t、Pi9、Pi25、Pi5、Pita、Pia、Ptr、Pi1、Pikm、Pi54等11个抗稻瘟病基因的功能性分子标记,对华南稻区近年育成的90个籼稻骨干亲本进行抗性基因鉴定与稻瘟病抗性评价。结果表明,综合抗性等级达到高抗、抗、中抗、中感、感及高感的亲本分别为0份、3份、35份、38份、14份和0份,且年度间表现较为一致。不同鉴定时期的稻瘟病抗性级别相关性分析进一步显示,苗瘟与叶瘟、苗瘟与穗颈瘟以及叶瘟与穗颈瘟的抗性级别呈极显著正相关。对上述11个抗性基因在90个亲本中的分布进行检测,发现除Pi9基因以外,其他10个抗性基因在亲本中的分布频率分别为75.56%(Pi54)、70.0%(Pi5)、47.78%(Pi2)、31.11%(Pi25和Pia)、20.0%(Ptr)、15.56%(Pi1)、13.32%(Pita)、4.44%(Pikm)和1.11%(Piz-t)。11个抗性基因在不同省际间育成亲本中的分布频率差异较大。进一步结果表明,随着聚合抗性基因数量的增加,亲本抗性水平呈相应提升趋势,但不同抗性基因组合对于提升水稻亲本抗病性的贡献呈现明显差异。本研究为华南稻区新育成籼型常规水稻品种的合理布局及抗稻瘟病基因的育种应用提供有益的参考。

胱硫醚-β-合成酶OsCBSX4调控水稻稻瘟病抗性的机理

【目的】稻瘟病是影响水稻产量和品质的主要病害之一,OsBSK1-2在水稻稻瘟病抗性中发挥着重要作用。前期通过对OsBSK1-2进行互作蛋白筛选,获得候选蛋白胱硫醚-β-合成酶OsCBSX4。验证OsBSK1-2与OsCBSX4之间的相互作用,解析OsCBSX4在水稻抵抗稻瘟病中的功能及作用机制,为水稻抗病育种提供重要的理论基础。【方法】利用免疫共沉淀、双分子荧光互补和荧光素酶互补试验验证OsBSK1-2与OsCBSX4之间的相互作用;利用实时荧光定量PCR和农杆菌介导的烟草瞬时转化,分析OsCBSX4的表达特征及蛋白定位;利用CRISPR/Cas9和农杆菌介导的遗传转化技术构建OsCBSX4敲除和过量表达植株,并通过接种稻瘟菌进行稻瘟病抗性鉴定;同时,通过ROS爆发测定和DAB染色分析,明确oscbsx4突变体中稻瘟菌和chitin诱导的免疫反应变化;此外,利用双分子荧光互补和荧光素酶互补试验验证OsCBSX4与OsRbohB之间的相互作用,用离体接菌法分析OsCBSX4的代谢产物对水稻抵抗稻瘟菌的影响,揭示OsCBSX4的免疫功能和作用机制。【结果】免疫共沉淀、荧光素酶互补及双分子荧光互补试验均表明OsBSK1-2与OsCBSX4之间存在相互作用。敲除OsCBSX4降低了水稻对稻瘟菌的抗性,喷雾接种稻瘟菌后,与野生型相比,oscbsx4突变体病斑数量更多;打孔接种稻瘟菌后,oscbsx4突变体较野生型病斑面积更大,稻瘟菌生长量更多。同时,OsCBSX4的功能缺失也降低了稻瘟菌侵染所诱导的病程相关基因OsRP5、OsPR10的表达和H2O2的积累,以及chitin诱导的ROS爆发。而过量表达OsCBSX4则提高了水稻的稻瘟病抗性,打孔接菌后,与野生型相比,过量表达OsCBSX4植株病斑面积更小,稻瘟菌生长更少。同时,OsCBSX4能够与介导水稻ROS产生的关键蛋白OsRbohB互作。此外,用OsCBSX4的代谢产物L-胱硫醚处理水稻,并不影响水稻的稻瘟病抗性。【结论】OsCBSX4为OsBSK1-2信号通路中的重要组分,正调控水稻的稻瘟病抗性及免疫反应,OsCBSX4可能是通过与OsRbohB互作而影响ROS的产生,进而调控水稻免疫。

2021年广西稻瘟病菌致病性分化及其无毒基因分析

【目的】探究广西稻瘟病菌的致病力、优势种群和优势生理小种,分析其无毒基因,了解其生理小种及无毒基因组成与分布情况,为水稻抗性育种和品种推广提供参考。【方法】使用7个我国统一鉴别品种和26份已知抗病基因的近等基因系,采用室内苗期人工喷雾接种方法对2021年从广西南部(桂南)、中部(桂中)、北部(桂北)和高寒山区4个不同生态稻作区分离得到的128株稻瘟病单孢菌株进行致病性测定。【结果】60.16%供试稻瘟病菌菌株表现出强致病力,128株稻瘟病菌株被划分为7个种群26个生理小种,ZB群为优势种群,出现频率为69.53%,优势生理小种为ZB_(13)和ZB_9,出现频率分别为25.00%、14.84%。供试菌株对26个抗病基因的毒力频率为28.12%~100.00%,其中,供试病菌对Pik、Pikm、Pi1、Pi9基因的毒力频率较低,分别为28.12%、28.91%、35.94%、37.50%。供试的广西稻瘟病菌含有与测试抗病基因相对应的无毒基因,其中15个无毒基因在桂南、桂中、桂北和高寒山区4个不同稻作区均有分布,无毒基因Avr-Pia(1)、Avr-Pia(2)、Avr-Pii、Avr-Pik^(s)、Avr-Pib、Avr-Pit、Avr-Pish(2)、Avr-Pi3(t)、Avr-Pi5(t)、Avr-Pi12(t)、Avr-Pi19(t)出现频率均低于20.00%。携带有5、6、7、8、10个无毒基因组合的菌株较多,其在供试菌株中占比分别为19.53%、11.72%、11.72%、15.63%、10.16%。【结论】2021年广西稻瘟病菌致病力强,优势种群为ZB群,优势生理小种为ZB_(13)和ZB_9,无毒基因Avr-Pia(1)、Avr-Pia(2)、Avr-Pii、Avr-Pik^(s)、Avr-Pib、Avr-Pit、Avr-Pish(2)、Avr-Pi3(t)、Avr-Pi5(t)、Avr-Pi12(t)和Avr-Pi19(t)出现频率较低,在水稻抗病育种与品种布局中,与之对应的抗病基因应慎用。

抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定

【目的】开展抗稻瘟病水稻恢复系的分子标记辅助选育及抗性鉴定,为育成持久、广谱抗病优质杂交水稻新品种提供优异的遗传资源和技术参考。【方法】利用分子标记辅助选择和回交育种技术,将持久、广谱的抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm导入恢复系桂R1703,获得了单基因、双基因和三基因导入系,并对其进行稻瘟病鉴定和农艺性状调查,分析不同抗稻瘟病基因间的抗性效应及抗性基因导入对受体亲本农艺性状的影响。【结果】通过对杂交后代和回交群体的Pi1、Pi2和Pigm基因相关分子标记检测,发现抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pigm已成功导入到桂R1703中,筛选获得7个携带有抗稻瘟病基因且抗性和农艺性状综合表现优良的导入株系,表现出较强的稻瘟病抗性。单基因导入系中,抗稻瘟病基因的抗性效应排序为为Pigm>Pi2>Pi1;双基因和三基因导入系的稻瘟病抗性均强于单基因导入系,尤其以三基因导入系抗性最强,不同基因聚合的抗性效应排序为Pi1+Pi2+Pigm>Pi2+Pigm>Pi1+Pigm>Pi1+Pi2。7个瘟病抗性基因导入株系与桂R1703在穗长和千粒重方面无显著差异(P>0.05,下同),有2个瘟病抗性基因导入系的株高显著高于桂R1703(P<0.05,下同);有1个瘟病抗性基因导入系的单株有效穗显著高于桂R1703;有3个瘟病抗性基因导入系的单穗总粒数显著高于桂R1703;有5个瘟病抗性基因导入系结实率显著低于桂R1703;有2个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著低于桂R1703;有4个瘟病抗性基因导入系的单株产量显著高于桂R1703。【结论】通过分子标记辅助选育可有效聚合多基因(Pi1、Pi2和Pigm基因),使恢复系桂R1703的稻瘟病抗性得到明显提升,获得一系列抗稻瘟病且与亲本其他性状相近的遗传材料,可作为亲本材料用于选育抗病优质的杂交稻。

稻瘟病抗性基因Pi2、Pita的特异KASP标记开发与应用

【目的】水稻稻瘟病抗性基因Pi2和Pita是对华南稻区稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,对水稻的稻瘟病抗性育种具有重要应用价值,开发一套高效的鉴定方法有利于提高水稻抗病品种培育效率。【方法】根据高抗稻瘟病品种‘黄广油占’与高感稻瘟病品种‘广陆矮4号’在Pi2基因的第787位、第788位密码子上的变异GCA GGA/GTG TTA,以及高抗稻瘟病国际稻种质资源Tetep与高感稻瘟病地方种质资源丽江新团黑谷在Pita基因第6 640位碱基上的变异G/T,基于竞争性等位基因PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记技术原理,开发抗稻瘟病基因的分子标记。【结果】开发了两个抗稻瘟病基因Pi2和Pita的功能位点KASP标记(W-Pi2、W-Pita),利用标记对广东省农业科学院水稻研究所培育的常规稻、香稻、杂交稻新品种进行检测,筛选出抗性品种19个,其中单个基因检测为抗病等位基因型的水稻品种有13个,两个基因均为抗病等位基因型的品种有6个,比较两个标记结果,Pi2抗性等位基因在育成品种中的频率高于Pita抗性等位基因频率。综合所有结果,表明2个标记可在早期(种子或苗期)检测育种材料抗稻瘟病基因Pi2和Pita的等位基因型,无需将育种材料种植到病圃鉴定即可筛选出抗病单株。【结论】利用开发的KASP功能分子标记W-Pi2、W-Pita能够较好区分不同抗性的水稻亲本品种,可清楚区分水稻育种材料间不同的等位基因型,对育种材料进行准确筛选。

海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感性及抗性菌株适合度

通过检测海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感性及抗性菌株的适合度,了解海南省稻瘟病菌对戊唑醇的抗药性风险,为该杀菌剂的科学使用及抗性治理提供理论依据和策略。采用菌丝生长速率法测定2022年采集分离自海南省的144株稻瘟病菌株对戊唑醇的敏感性,根据菌株的敏感性频率分布,建立海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感基线。选取敏感基线建立过程中测得的有效抑制中浓度(EC_(50))较低的敏感菌株15个,在连续选择压下进行抗药性驯化,对驯化出的菌株进行抗性水平划分,并测定抗性菌株的遗传稳定性及其对戊唑醇与杀菌剂吡唑醚菌酯、氟环唑、咪鲜胺、苯醚甲环唑、烯唑醇之间的交互抗性以及适合度。结果表明,供试144株菌株的EC_(50)值在0.176 9~0.998 0μg/mL,其中最不敏感菌株的EC_(50)值是最敏感菌株的5.64倍,EC_(50)平均值为(0.476 3±0.174 5)μg/mL。菌株的敏感性频率呈连续性单峰曲线分布,海南省稻瘟病菌对戊唑醇的敏感基线为0.476 3μg/mL。通过对15株敏感菌株进行药剂驯化共获得2株抗性菌株,其EC_(50)值分别为1.289 5μg/mL和1.868 4μg/mL,抗性倍数分别为5.38倍和6.65倍,均属低抗性水平。将上述2株抗性菌连续转接8代后,其始终保持低水平抗性。通过测定吡唑醚菌酯、氟环唑、咪鲜胺、苯醚甲环唑、烯唑醇对戊唑醇抗性菌株及亲本菌株的EC_(50)值并进行对比,结果显示,戊唑醇在对海南省稻瘟病菌的防治上与上述药剂均不存在交互抗性。对戊唑醇抗性菌株的离体适合度进行测定发现,相比于亲本菌株,2株抗性菌株的菌丝生长速率显著降低,且孢子产量均出现不同程度下降。此外,其对强酸和强碱环境更加敏感,致病力也大大减弱。因此,海南省稻瘟菌株对戊唑醇产生抗药性突变的频率较低,其抗性菌株的环境适合度显著下降,抗药性风险较低。此外,海南省稻瘟病菌对戊唑醇与常用杀菌剂无交互抗药性,可在生产上通过交互轮换使用或与多作用位点保护剂混合使用等策略来延缓抗药性的产生。

10个抗稻瘟病基因在黄淮稻区粳稻品种(系)中的分布

利用Pi5、Pii、Pib、Pita、Pita2、Pish、Pi54、Pia、Pizt、Pikm 10个抗瘟基因的分子标记,对94份黄淮稻区粳稻品种(系)进行了分子检测。结果表明,10个基因在供试品种中的分布频率分别为15.96%、15.96%、87.23%、37.23%、73.40%、85.11%、59.57%、32.98%、29.79%、37.23%。在供试品种中,检测出5个抗瘟基因的品种最多,占供试品种总数的35.1%;检测出4、6、2、3、7、8、1个抗瘟基因的品种分别有23、19、6、6、4、2、1个。本研究初步明确了10个抗瘟基因在94份黄淮稻区水稻品种(系)的分布情况,为抗稻瘟病辅助育种提供了参考依据。

基于BSA-seq法的水稻稻瘟病抗性基因定位

为挖掘水稻稻瘟病抗性相关性状基因位点,于2022—2023年以水稻2013ZJP-3×京宁11杂交得到的重组自交系群体为试验材料,采用人工接种和自然诱发相结合的方法鉴定其对叶瘟、穗颈瘟的抗性,并采用BSA-seq法进行QTL定位分析。表型鉴定结果表明,F11群体的稻瘟病抗性呈连续性分布,且大部分材料表现为中抗,偏向于抗病亲本京宁11。筛选出19个抗性株系和17个感性株系材料,构建了抗感池。经过测序、变异检测和关联分析,共得到2个与稻瘟病抗性相关的区间,主要分布在5号和7号染色体上,区间总长度为1.45 Mb,共筛选出94个差异基因,其中,移码突变基因12个,非同义突变基因82个,移码和非同义突变基因9个。最终预测,基因LOC_Os05g10630、LOC_Os05g10650和LOC_Os07g08960与水稻稻瘟病抗性的相关性较大。

基于FPGA加速的Mask R-CNN稻瘟病高通量自适应识别模型研究

针对基于图像的稻瘟病现场检测技术依赖先验知识且受制于算力与田间网络状况,无法实现自适应实时检测的问题,提出一种可利用现场可编程门阵列(Field programmable gate array,FPGA)加速的Mask R-CNN(Mask region-based convolutional neural network)稻瘟病高通量自适应快速识别模型。首先将骨干网络改进为MobileNetV2,利用其倒残差模块降低计算量,提高模型并行处理能力;随后增加用于稻瘟病多尺度特征融合的特征金字塔网络模块,使模型具备多尺度自适应处理能力;最后由全卷积网络(Fully convolutional network,FCN)分支输出稻瘟病病斑的实例分割,同时使用交叉熵损失函数完成稻瘟病的定位与分类。稻瘟病实测数据集对模型的验证结果表明:当输入为全高清图像时,模型平均推理时间减少至85 ms,相较GPU服务器、同级别GPU边缘计算平台,速度分别提高86.2%、63.0%。在交并比为0.6时,准确率可达98.0%,病斑捕获能力平均提升21.2%。提出的Mask R-CNN自适应快速识别模型能够在田间恶劣网络状况下实现稻瘟病的快速现场检测,具有更好的抗噪能力和鲁棒性能,为水稻病害实时检测、察打一体提供了高效实时的片上系统方案。

基于SSR序列的东北不同地区稻瘟病菌遗传多样性分析

稻瘟病是制约水稻高产稳产的主要因素。为明确东北地区稻瘟病菌群体遗传多样性,以2021年分离自东北地区的96株稻瘟病菌为试材,利用简单重复序列(simple sequence repeat,SSR)分子标记技术,对供试稻瘟病菌进行PCR检测,研究供试稻瘟病菌群体遗传结构、遗传多样性水平等。结果表明:16对SSR引物均能在100~500 bp内扩增出清晰条带。供试96株稻瘟病菌可划分为13个遗传宗谱,其中宗谱DQL02和DQL01为优势宗谱,分别包含37株和22株菌株,分别占总菌株数的38.54%和22.92%;宗谱DQL04、DQL06和DQL08为次要宗谱,分别包含9株、6株和6株菌株,分别占总菌株数的9.38%、6.25%和6.25%;其他8个宗谱为小宗谱,包含菌株数为1~4株。在群体水平上,东北地区稻瘟病菌群体间的遗传多样性水平比群体内的遗传多样性水平高,且存在于群体内的遗传变异占群体总遗传变异的83.37%。群体间平均Nei基因多样性指数变化范围为0.0836~0.4571,平均为0.2041;平均多态百分率变化范围为6.25%~100%,平均为45.67%,说明有一定遗传多样性差异存在于东北地区稻瘟病菌群体中;聚类分析结果表明东北13个地区稻瘟病菌群体间的遗传距离为0.0110~0.1879,存在较大差异。按遗传距离远近可将东北13个地区稻瘟病菌群体划分为4个类群,第2类群全部由辽宁省种群组成;第3类群全部由吉林省种群组成,反映出东北地区稻瘟病菌群体遗传谱系与其地理分布有一定联系。研究结果可为了解东北地区稻瘟病菌群体遗传结构和群体演化提供理论基础。

浙江省稻瘟病菌生理小种分析

本研究利用7个中国稻瘟病菌生理小种鉴别品种对100个浙江省稻瘟病菌进行鉴定分析,发现浙江省稻瘟病菌主要由7群36个生理小种组成,各个群的出现频率有明显差异。其中ZA群菌株出现频率最高,达36.0%,表明ZA群菌株已上升为浙江省优势种群;其次是ZC群和ZB群菌株,出现频率分别为24.0%和22.0%,ZD群、ZE群、ZF群和ZG群的出现频率较低,分别为4.0%、8.0%、2.0%和4.0%。

海南普通野生稻稻瘟病抗性鉴定与评价

为了对海南普通野生稻稻瘟病叶瘟、穗颈瘟的抗性进行综合鉴定与评价,2022-2023年连续两年对来自海南省11个不同市县的2002份普通野生稻材料进行苗期叶瘟人工接种和田间自然抗病鉴定,并对995份已经抽穗的普通野生稻材料进行穗颈瘟人工接种抗性鉴定。结果表明:2002份叶瘟鉴定材料中,人工接种抗叶瘟材料为494份(占24.68%),其中免疫7份,高抗17份;田间自然状态下抗叶瘟材料1160份(占57.94%),其中免疫24份,高抗233份。995份穗颈瘟人工接种鉴定材料中,抗穗颈瘟材料506份(占50.85%),其中免疫23份,高抗136份。由结果可知,海南普通野生稻普遍抗叶瘟或穗颈瘟,这些抗性资源的生长习性大多为半直立型或倾斜型,少数为直立型或匍匐型;高抗叶瘟的材料在抽穗后也普遍抗穗颈瘟,免疫或高抗穗颈瘟的材料也普遍抗叶瘟。经过鉴定和评价,筛选出双抗叶瘟、穗颈瘟的普通野生稻材料共有128份。本研究为海南普通野生稻资源抗稻瘟病研究和育种利用提供参考。

抗稻瘟病基因Pigm导入对寒地粳稻抗病性和产量性状的影响

为提高黑龙江省寒地粳稻稻瘟病抗性,通过杂交、回交、自交选育和分子标记辅助选择技术,将籼稻品种谷梅4号的广谱抗稻瘟病基因Pigm导入到寒地优良粳稻品种空育131、龙粳26和垦鉴稻6中,获得12个携带Pigm基因的优良导入系。与受体亲本相比,各导入系对稻瘟病菌的抗谱大幅提高,抗性频率最高达98.4%,最低为95.2%。同时对穗颈瘟的抗性也显著提高,导入Pigm基因后空育131穗颈瘟抗性由7级提高到1级,龙粳26穗颈瘟由5级提高到0～1级,垦鉴稻6穗颈瘟由7级提高到1～3级。结果还表明Pigm基因的导入影响株高和产量性状,其表现为株高增加,穗粒数增加,结实率下降,其中5个导入系产量显著提高。综合抗病性和产量性状可知,这5个Pigm基因的导入系可用于抗稻瘟病育种中。

高地芽孢杆菌对稻瘟病的防治及促生作用

明确高地芽孢杆菌的防病促生效果,为其开发应用提供实践基础。选用实验室前期通过酶活、平板拮抗等初步筛选到的潜在防治稻瘟病效果较佳的2株高地芽孢杆菌JYW21和JYW26,通过离体叶片法、温室盆栽及田间试验等验证其对稻瘟病的生防效果,并通过种子萌发、温室盆栽及田间试验测定其对水稻秧苗、植株的促进作用。结果表明,2株高地芽孢杆菌离体和温室条件下对叶瘟防效分别达96%和79%以上,田间条件下叶瘟防效可达55%以上,穗瘟则达70%以上。在防治稻瘟病同时,2株高地芽孢杆菌对纹枯病、稻曲病具有较高防效。研究还进一步证实高地芽孢杆菌JYW21和JYW26对水稻种子发芽率、水稻植株生长具有显著促进作用,温室条件下分别增加发芽率6.27%和6.81%、秧苗高12.91%和14.91%、秧苗鲜重21.43%和28.57%、成株期株高24.67%和18.67%、鲜重64.04%和61.79%、根长30.96%和27.94%、根重24.71%和25.88%。田间条件下,高地芽孢杆菌JYW21和JYW26分别增加分蘖数20.59%和15.27%、穗重19.55%和3.53%、千粒重4.77%和1.25%。由此可见,2株高地芽孢杆菌不仅具有较好的防治稻瘟病等多种真菌病害的应用潜力,还可促进水稻生长,因此具有较好的生防潜力和开发前景。研究还发现2株高地芽孢杆菌可增加水稻叶片叶绿素的含量,这可能是促进水稻生长的原因之一。

江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性基因(Pi2、Pita、Pib)的分布及抗病效应

为分析稻瘟病抗性基因Pi2、Pita、Pib在江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性育种中的作用,利用五引物扩增受阻突变体系(PARMS)检测技术,检测水稻稻瘟病抗性基因Pi2、Pita、Pib在江苏太湖地区农业科学研究所筛选培育的799份高世代稳定试验材料中的分布情况,并结合穗颈瘟人工接种鉴定结果分析基因型与抗性的关系。结果表明,在799份供试水稻品种中,以抗性基因Pib的分布频率最高,抗性基因Pita的分布频率也相对较高,抗性基因Pi2分布频率较低,多数材料携带2个抗性基因;在抗性基因组合中,Pita+Pib组合检出率较高,为44.81%(358/799)。田间抗病性鉴定结果表明,当供试材料中只存在单一抗病基因时,中抗级别以上材料占比为33.60%(86/256),当供试材料中存在复合基因型时,中抗级别以上材料占比为61.02%(299/490),表明抗性基因共存可以有效增强植株对稻瘟病的抗性。本研究结果为江苏太湖地区粳稻稻瘟病抗性基因聚合育种的选择提供了理论支持。

94份水稻骨干材料抗稻瘟病基因和恢复基因的分子检测与分析

为明确6个抗稻瘟病基因(Pita、Pi54、Pia、Pib、Pikm、Pikh)和1个恢复基因(Rf1a)在水稻骨干材料及新品系中的基因型和分布情况,从而为今后抗稻瘟病基因和恢复基因的合理利用及分子标记辅助育种提供依据,利用6对扩增条带清晰、稳定的抗稻瘟病基因特异性分子标记对48份水稻品系的基因组DNA进行PCR扩增,利用恢复基因分子标记Rf1a对46份外引及自育恢复系材料进行检测。结果表明,在48份水稻骨干材料及品系中,单个种质携带的抗稻瘟病基因为1~6个,携带4个抗稻瘟病基因的品系最多,占总数的33.33%,其次为携带3个(22.92%)、2个(18.75%)抗稻瘟病基因的品系,携带6个抗稻瘟病基因的种质资源最少(4.17%);6个抗稻瘟病基因在48份水稻种质中的分布差异较大,Pib、Pikh、Pi54在供试粳稻中的分布最广泛,分布频率分别达到77.08%、64.58%、62.50%,其次为Pita、Pikm、Pia,分布频率分别为47.92%、41.67%、33.33%;48份水稻种质共有抗稻瘟病基因组合22个,其中组合Pia+Pi54+Pikh+Pib和组合Pi54+Pikh+Pib的水稻材料数量最多(各6份)。在46份外引及自育恢复系材料中,携带恢复基因Rf1a的占93.48%。通过分子标记手段明确了相关种质的抗稻瘟病基因类型,为抗稻瘟病和恢复系新品系的选育及亲本组配提供了较好的遗传信息。

水稻稻瘟病抗性基因挖掘与利用研究进展

稻瘟病是一种由子囊菌(Magnaportheoryzae)引起的病害,严重危害水稻的产量和品质。培育和种植抗病品种是控制稻瘟病最经济有效的措施。抗性基因的挖掘与利用是培育抗病品种的基础和关键。本文针对这个科学问题,总结了目前主流的稻瘟病抗性基因的挖掘技术,对已克隆的稻瘟病抗性基因及其应用现状进行梳理和分析;并对稻瘟病抗性基因挖掘利用以及未来发展方向进行展望。

粳稻品种稻瘟病田间抗性鉴定与评价

本研究旨在评估来自17个省(市)的粳稻品种在云南省的稻瘟病抗性差异,并筛选出具有优异稻瘟病抗性的资源。通过田间病圃自然诱发的方法,对1050份粳稻品种进行叶瘟和穗瘟的抗性鉴定。研究结果显示,叶瘟发病轻而穗瘟发病较重;在叶瘟方面,表现出高抗、抗、中抗、中感、感和高感的品种分别占28.48%、10.95%、9.14%、19.24%、20.00%和12.19%;而在穗瘟方面,表现出高抗、抗、中抗、中感、感和高感的品种分别占3.71%、0.38%、2.57%、19.62%、22.57%和51.14%;进一步对叶、穗瘟结果进行分析,发现有69份既抗叶瘟又抗穗瘟的水稻品种,这69份粳稻品种来源于吉林、黑龙江、辽宁、云南和江苏等5个省。研究结果表明,在田间叶瘟和穗瘟抗性表现较好的这些材料可为抗稻瘟病育种以及抗稻瘟病新基因发掘提供重要的抗源。

OsOPR10正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性

【目的】茉莉酸(Jasmonic acid,JA)在植物生长发育和应对(非)生物胁迫中发挥重要功能,12-氧-植物二烯酸还原酶(12-oxo-phytodienoic acid reductase,OPR)是JA生物合成途径中的关键酶。创制OsOPR10转基因水稻,进行稻瘟病和白叶枯病抗性分析,揭示OsOPR10调控水稻抗病的分子机制,有望为水稻抗病育种提供种质资源。【方法】构建OsOPR10的CRISPR/Cas9敲除载体和过表达载体,并分别利用农杆菌介导转化野生型水稻日本晴(Nipponbare,NPB),获得OsOPR10敲除和过表达转基因水稻。对转基因后代进行抗病性、活性氧(ROS)爆发、水杨酸(salicylic acid,SA)与茉莉酸(JA)途径基因表达模式分析。利用激光共聚焦显微镜观察OsOPR10的亚细胞定位,酵母双杂交实验和荧光素酶互补实验获取OsOPR10的互作蛋白。【结果】获得OsOPR10纯合的敲除和过表达植株。接菌试验结果表明,OsOPR10过表达植株对稻瘟病和白叶枯病抗性更强。在几丁质(chitin)和细菌鞭毛蛋白(flg22)诱导后,OsOPR10过表达植株的ROS积累量明显高于野生型。qRT-PCR结果显示,在接种稻瘟菌12h后,OsOPR10过表达植株中JA通路基因(OsAOS2、OsAOC)和SA通路基因(OsPR1a、OsPAL1)较NPB表达上调。亚细胞定位结果显示,OsOPR10蛋白定位于叶绿体。通过酵母双杂交试验获取OsOPR10的互作蛋白OsCYP28。【结论】OsOPR10受稻瘟病菌和白叶枯菌以及外源茉莉酸甲酯与SA诱导。OsOPR10参与了病原菌分子模式触发的免疫途径(PTI),并且正调控水稻对稻瘟病和白叶枯病的抗性。此外,OsOPR10可能通过JA和SA途径介导水稻抗病反应。OsOPR10蛋白定位于叶绿体,与OsCYP28蛋白存在互作。