D3基因在抗病防卫反应中的转录调控研究

水稻白叶枯病(bacterial leaf blight,BLB)是由水稻黄单胞菌属水稻致病变种(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)引起的细菌性病害,严重影响水稻产量。随着基因技术的发展,编辑抗病基因是提高水稻抗病性降低该病害的发生的一种行之有效的方法。本研究首先对D3基因编辑株系和野生型进行白叶枯病菌接种实验来确定D3基因对于白叶枯病菌的抗性,其次利用高通量测序技术对已筛选出的遗传纯合D3基因编辑株系进行转录组分析,同时结合基因差异表达分析、基因家族分析和富集分析挖掘其在抗病相关通路上的潜在作用,并通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)技术对部分差异表达基因(differential expressed genes,DEGs)进行验证。结果表明:接种白叶枯病菌后D3基因被显著诱导,同时D3基因编辑株系均表现出不同程度的白叶枯病抗性。转录组数据显示,与野生型相比,在转录组水平共鉴定到8184个差异表达基因,包含4201个上调基因和3983个下调基因,3组均呈现差异表达的相关基因共有359个。GO功能富集分析表明,D3基因编辑株系与野生型在生物学途径、细胞组分和分子功能上的相关基因均呈显著差异表达。KEGG代谢途径富集分析发现,DEGs显著富集于植物与病原菌互作、植物激素信号转导以及苯丙烷生物合成途径。本研究丰富了水稻D3基因在抗病相关基因转录调控方面的信息,为D3基因抗病功能研究拓展了思路。

我国长江以南地区水稻白叶枯病原菌遗传多样性分析

用 IS- PCR和 rep- PCR法结合传统病理学分析了 12 8个主要采自我国华中、华南和西南地区的水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzaepv. oryzae)的群体遗传多样性。用 4个专化引物 J3、ERIC、REP和 BOX对 114个菌系基因组 DNA进行 PCR扩增反应 ,4个引物分别呈现 2 0、12、6和 5种谱型 ,遗传多样性值分别为 0 .82、0 .49、0 .35和 0 .30。以彼此间带位相似率达 70 %为界 ,用 UPGMA聚类分析法 ,可将 114个病原菌分为 6簇 (J3)和 5簇 (ERIC)。引物 J3的簇 1中包括 0～ 、 7个病原型 ,ERIC引物的簇 1中包括 0～ 和新型 9个病原型。将 12 8个病原菌在我国 5个鉴别品种上测定以进行病原型分群 ,参试菌系多数属于 型、 型和 0型 。

水稻恶苗病菌对咪鲜胺的抗性研究及治理

江苏省水稻恶苗病菌对咪鲜胺已产生较严重的抗性,其抗性频率已达82.14%,大部分菌株抗性水平为中抗。在育苗移栽条件下,咪鲜胺常规浓度浸种已不能有效控制水稻恶苗病的发生。田间小区试验证明,氰烯菌酯等可作为治理恶苗病菌对咪鲜胺抗性的有效药剂。

茉莉酸甲酯对水稻幼苗抗细菌性条斑病的诱导效应

以4叶1心期水稻幼苗为试验材料,用茉莉酸甲酯（methyl jasmonate,MeJA）处理后剪叶接种浓度为5×108cfu/mL的水稻细菌性条斑病菌液,以探索MeJA对水稻细菌性条斑病抗性的诱导效应。结果表明：MeJA诱导抗病性强弱与其浓度和处理时间有关。0.01~5.0 mmol/L MeJA处理水稻幼苗5 d后均能显著抑制细条病的发生,其中0.1,0.5,1.0 mmol/L MeJA诱导效果达43.0%以上,高于0.01和5.0 mmol/L,后者分别为19.6%和21.5%;0.5 mmol/L MeJA处理水稻幼苗,1、3、5、7和10 d后接种,病情指数均明显低于对照,诱导效果依次为25.6%、31.3%、51.3%、54.6%和47.8%。

中国稻种微核心种质资源对稻瘟病和白叶枯病的抗性评价

对203份中国稻种微核心种质资源的稻瘟病和白叶枯病抗性进行了评价。其中,抗叶瘟和穗瘟的品种分别占41.38%和78.82%。对稻瘟病抗谱在80%～90%和70%～80%的广谱抗性品种分别有19个(9.45%)和9个(4.48%),抗谱在20%～30%的品种占64.68%。有2个(0.98%)品种对白叶枯病的8个生理小种的抗性频率为75%,有6个品种(2.98%)抗性频率为62.5%,抗性频率在50%以下的品种有188个(92.61%)。其中,特青选恢和黄丝桂占兼抗稻瘟病和白叶枯病。发现了1个抗菲律宾强致病菌株POX99的品种金溪白,值得进一步研究。

拮抗细菌菌株Pseudomonas fluorescens 7-14在水稻植株上的时间、空间定殖型

Pseudomonasfluorescens 7 14 (Pf 7 14 )是一株对水稻纹枯病、稻瘟病和恶苗病有拮抗作用的细菌菌株。在温室条件下 ,在水稻孕穗后期喷雾浓度为 1× 10 10 cfu/mL的菌株Pf7 14悬浮液 ,采用定期取样 ,用稀释平板法回收细菌 ,并通过图形测试和Shapiro Wilk正态测试 ,测定了该菌株在水稻剑叶和茎基部的时间、空间定殖型。结果表明 ,菌株Pf 7 14在稻株上的定殖型随着时间的变化而改变。从定殖的空间上看 ,无论是在剑叶还是在茎基部 ,其定殖型可划分为 3种类型或 3个阶段 ,从最初的正态分布、之后的对数分布 ,发展到后期的不规则分布。对每一种分布型来说 ,菌株Pf 7 14在稻茎基部持续的时间比其在稻剑叶上长。在剑叶上 ,这 3种分布型持续的时间分别是 2h、7d和 10d,而在茎基部分别是 1、2 4d和大于 11d(至收获期 )。从定殖的时间和数量关系上看 ,在剑叶上 ,菌株Pf7 14的平均群体在 2 4h内下降了 90 %以上 ,在 7d内下降了 99% ,在 19d下降到检测不到的水平。而在稻茎基部 ,在 2 4h内下降小于 30 % ,在 7d内下降了大约 6 0 % ,在 35d内 ,部分样品中仍能检测到其群体。这些结果表明菌株Pf 7 14在茎基部比在叶片上更稳定 ,定殖的时间更长 ,这也很可能表明叶部病害 (如稻瘟病 )的生物防治将比茎部病害 (如纹枯病 )

应用多重PCR技术快速检测抗虫转基因水稻

通过优化PCR扩增体系中缓冲液的浓度、退火温度、引物的组合及其浓度等参数,建立了转基因水稻及其加工品中几种外源基因成分的多重PCR检测体系。利用该体系检测CaMV35S、NOS、Cry1Ac或Cry1Ab的三重PCR条件为:缓冲液工作浓度2.0x、引物各为0.2μM、退火温度为58℃,循环数为35个。缓冲液工作浓度为1.5x,其他条件不变,可进行CaMV35S、NOS、Bt和CpTi的四重PCR检测。缓冲液工作浓度为1.0x,其他条件不变,可进行CaMV35S、NOS、Bt和hpt的四重PCR检测。该多重PCR检测体系具有特异性好、简便、快速、准确等优点,能够有效地检测出转基因水稻质量百分比含量(w/w)0.1%的转基因成分。

高光谱成像的水稻冠层穗颈瘟早期识别

为实现田间水稻冠层穗颈瘟的早期识别,利用室外高光谱成像系统采集早期自然发病大田的水稻冠层穗颈瘟图像,提取、分析反射率光谱特征.对预处理后的高光谱数据,采用主成分分析(Principal Component Analysis,PCA)、植被指数(Vegetation Index,VI)和竞争性自适应重加权法(Competitive Adaptive Reweighted Sampling,CARS)3种方法提取特征变量,结合支持向量机(Support Vector Machine,SVM)和线性判别分析(Linear Discriminant Analysis,LDA)分类算法构建识别模型.结果显示:以CARS特征波长和植被指数构建的模型,从分类结果看都取得了不错的效果,但是特征波长数量较多,可能存在过拟合的风险;单独使用PCA获得的主成分构建水稻冠层识别模型,没有明显效果.为此,研究尝试对选取的植被指数和提取的CARS特征使用PCA进一步降维,得到4个VI-PCs特征和5个CARS-PCs特征用于建模,取得了很好的效果.基于VI-PCs特征的SVM模型和LDA模型的总体分类精度分别为94%和95%;基于CARS-PCs特征的SVM模型和LDA模型总体分类精度分别为95%和97%,实现用较少变量获得较好的区分效果.从模型构建算法来看,LDA算法模型均优于SVM算法模型,说明LDA方法更适合于水稻冠层穗颈瘟识别模型的构建.研究可为航空、航天大面积的作物病虫害遥感监测提供理论依据.

稻瘟菌毒素对水稻生理生化的影响

综述了稻瘟菌毒素对水稻生理结构和生化特性的影响。明确了稻瘟菌毒素可对水稻植株生长特性、细胞结构、相关酶活性产生较大影响,毒素对水稻的影响效应与病原菌相似。

黑龙江省不同来源稻瘟病菌致病性分析

将从黑龙江‘龙粳17’、‘吉特639’和‘垦稻10’病田中分离的9、8、8个稻瘟病菌菌株喷雾接种到4套鉴别寄主上,结果表明,中国稻瘟病菌生理小种鉴别寄主将这3个来源的菌株分别划分成8、7和4个生理小种,日本清泽鉴别品种则将其分别划分成9、8和8个生理小种,以黑龙江本地水稻品种作为鉴别品种,则可将其分别划分成8、7和5个致病型,以24个水稻抗稻瘟病单基因系为鉴别品种,则将上述菌株分别划分为9、7和8个致病型。

稻瘟病菌侵染水稻叶片过程的研究

采用疫区和室内模拟的试验 ,研究水稻稻瘟病菌附着叶表至病痕扩展的过程 ,分别找出了病菌侵染的各主要环节 (孢子附着、侵入、潜育 -显症、病斑扩展 )与主要影响因子 (水稻生长阶段、品种抗性及气象因子等 )的数学关系 。

水稻褐变穗病原菌生物学特性研究

[目的]研究水稻褐变穗病原菌链格孢的生物学特性。[方法]主要研究了营养条件对水稻褐变穗病原菌菌丝生长和产孢的影响。[结果]不同的营养、温度、pH值等条件对水稻褐变穗病菌的菌丝生长和孢子萌发有很大影响。菌丝生长和孢子萌发的最适温度是25℃;菌丝生长最适的pH范围是5～6,孢子萌发以7为最好;不同碳源培养条件下菌丝生长和孢子萌发率以可溶性淀粉为最好;不同氮源条件下菌丝生长和孢子萌发以硝酸铵为最好。[结论]病原菌的菌丝生长和孢子萌发所需营养条件有同一性,说明只要有利于孢子萌发的条件也有利于菌丝生长。

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因Avrpiz-t群体结构分析

利用NCBI中公布的Avrpiz-t基因序列设计特异引物,对黑龙江省四个作物种植区的108个稻瘟病菌菌株进行PCR扩增,明确稻瘟病菌无毒基因Avrpiz-t在黑龙江省四个作物种植区的分布情况。结果表明,供试108个菌株中有82%的菌株是正常基因,广泛分布于黑龙江省四个作物种植区,在供试的菌株中10.4%的菌株未扩增出条带,分布于Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ作物种植区,第Ⅳ作物种植区的菌株均能扩增到条带;高带型菌株(有转座子Pot3插入)10个,占供试菌株的9.4%,在四个作物种植区内均有分布。

通过抑制水稻miR168改良产量、抗性和生育期

【目的】作物产量、生育期和抗性是生产中的3个关键因素。提高抗性往往影响产量,而高产往往伴随更长的生育期。发掘能协调这3个因素的基因,对作物高产抗病研究和育种具有重大意义。【方法】利用遗传、生化和植物病理学等技术手段,对水稻miR168调控水稻产量、生育期和抗性的功能和相关机制进行了分析。【结果】过表达miR168导致稻瘟病抗性降低,植株变高,分蘖减少,产量降低,开花延迟;而表达miR168的一个模拟靶标(target mimic,MIM168)从而抑制miR168的功能后,稻瘟病抗性增强,植株变矮,分蘖和产量增加,花期提前。发现miR168影响整个miRNA网络,通过miR1320调控稻瘟病抗性,通过miR535平衡分蘖发育和稻瘟病抗性,通过miR164控制开花时间和稻瘟病抗性。相关研究成果以"Suppression of rice miR168 improves yield,flowering time and immunity"为题于2021年2月发表在国际期刊Nature Plants(doi.org/10.1038/s41477-021-00852-x)。【结论】成果揭示了单个miRNA可协同调控水稻产量、生育期和稻瘟病抗性。相关研究成果为水稻高产高抗病育种提供了备选基因资源。

水稻病虫害专业化统防统治与绿色防控融合推进效益

水稻是我国极为重要的粮食作物,但在水稻生产过程也面临着许多挑战,尤其是会受到各种病虫害的侵袭。为了实现可持续发展,使得水稻的抗逆能力得到显著提升。根据相关研究,有机结合传统的农药与环境保护措施,采用先进的绿色防护技术,能够大幅度提高水稻的抗性和抗病能力。基于此,综述了这种方法的实际应用,详细研究了水稻病虫害预防措施,以期能为水稻病虫害防治的种植人员提供借鉴。

用含水冷冻电镜技术测定的水稻矮缩病毒的三维结构

用含水冷冻电镜技术和计算机数据处理方法分别测定了水稻矮缩病毒（ＲＤＶ）完整颗粒和只含内壳层的颗粒的三维结构，其分辨率分别为２．６ｎｍ和３．３ｎｍ。从完整颗粒的结构中可以清晰地看到它的外壳层和内壳层的双层结构及其内部的ＲＮＡ或非结构蛋白质的电子密度。完整颗粒和内壳层的直径分别为６９．８ｎｍ和５４．０ｎｍ，外壳层和内壳层的厚度分别为６．９ｎｍ和２．５ｎｍ。外壳层表面的三角形剖分数Ｔ＝１３。外壳层由２６０个衣粒（三体）组成，因此共有７８０个蛋白质亚基。外壳层和内壳层上均有许多通道。内外壳层之间以及外壳层的衣粒之间是以一种十分新颖的联锁方式相互连接的。

稻瘟病菌防控及基于细胞膜损伤的抑菌机制研究进展

稻瘟病菌是危害水稻种植的重要病害,也是研究丝状真菌的重要模式菌.从细胞层面揭示稻瘟病菌的抑菌机制,可以为水稻病害防治和新药开发提供靶点.文章总结了近年来稻瘟病菌防控3种常用方法的优劣,并从细胞膜结构损伤、氧化损伤、膜相关酶活性变化和基因表达等方面对基于细胞膜损伤的抑菌活性研究进行了详细阐述,为高效绿色防控稻瘟病、开展基于细胞膜损伤的抑菌机制研究提供参考.

江苏与云南稻瘟病菌群体遗传结构多样性比较

利用10对SRAP引物对来自江苏和云南的共82个稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)菌株构成的试验群体进行了遗传结构分析,并进一步分别对2省的群体遗传结构进行详细的比较研究。试验结果表明,82个供试菌株在相似性系数为0.83时共被划出28个遗传宗谱;其中江苏群体分布于其中的13个宗谱,其宗谱频率和遗传多样性指数分别为31%和0.74。云南群体则分布于其余的15个宗谱,其宗谱频率和遗传多样性指数依次为37.5%和0.89。由此可见,江苏群体的遗传多样性远不及云南群体的丰富。值得关注的是,在28个宗谱中并没有一个宗谱是由2个群体共同组成的。由此推测,江苏与云南2个群体之间存在显著的遗传特异性或异质性。换言之,从两个群体的进化的角度来说,它们是2个相互独立进化而来的群体。这就意味着,在两省之间开展抗性育种以及品种交流等具有很大的潜力。

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,成功将SEC11基因的HIGS载体导入水稻品种日本晴中获得阳性转基因水稻植株。最后,通过水稻叶片喷雾接种试验,证明以稻瘟菌SEC11基因为靶标的HIGS转基因水稻对稻瘟菌具有显著的抗病性。【结论】本研究创制了新的抗稻瘟病水稻材料,将HIGS技术应用于抗稻瘟病分子育种提供了科学依据。

水稻立枯病的发生与防治

立枯病是水稻的主要病害之一。诱发立枯病的主要原因是低温多湿、温差大、土壤偏碱、光照不足播种量过大、秧苗细弱等,旱育苗水稻该病发生比较严重。发病较轻时大田内成片发生,发病严重的时候会导致幼苗全部死亡,严重影响水稻的秧苗质量和产量。因此,必须采取有效的综合防治措施,防治病害的发生和蔓延,降低对水稻生产的影响,从而促进水稻产量的提高。