Immune Sensor Xa21 Regulates Bacterial Leaf Blight Infection in Seven Rice Cultivars from Myanmar

Bacterial leaf blight(BLB)is a devastating disease of rice with the potential to reduce yield by up to 70%.In this study,we investigated the genetic foundation of Xa21-mediated resistance to BLB infection in seven different rice varieties from Myanmar.The varieties exhibited a variable phenotypic response at 14 d after infection(DAI)by Xoo strains K1 and K3a,among which,the variety Kayin Ma was classified as a moderately resistant(MR)variety,expressing Xa2,Xa4,xa5,xa13,and Xa21 genes.

转Xa21基因水稻中T-DNA整合的遗传定位

利用转抗白叶枯病基因Xa2 1的水稻材料 ,通过TAIL PCR方法扩增T DNA整合的侧翼序列。从中筛选属于水稻基因组DNA的T DNA整合的侧翼序列作为探针 ,将外源基因整合位点定位到窄叶青 /京系 17DH群体构建的水稻分子连锁图谱上。共获得属于水稻基因组DNA的T DNA侧翼序列 2 2个 ,其中的 19个序列在定位群体的两个亲本之间显示RFLP多态性 ,分别定位在水稻基因组的第 3,4 ,5 ,7,9,10 ,11和 12染色体上。带有转基因Xa2 1的T DNA整合的定位为研究外源基因在不同染色体位点的位置效应和稳定遗传打下基础。

利用分子标记辅助选择聚合水稻基因Xa21和Pi9(t)

通过有性杂交和田间多代选育,利用分子标记辅助选择和田间/温室抗性鉴定,将广谱高抗白叶枯病的Xa21基因和高抗稻瘟病的Pi9(t)基因聚合到同一品系中,获得双基因纯合且农艺性状稳定的株系。用中国7个和安徽省流行白叶枯病病菌以及多个稻瘟病小种进行抗病性鉴定,结果表明:双抗基因系同时抗白叶枯病和稻瘟病,抗性级别为HR-R,抗谱与供体亲本一致,抗性水平基本相当。室内考种结果显示:双抗基因系间株高变异较大;单株有效穗比两亲本弱;结实率和千粒重明显优于Xa21基因的供体M12,与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当。

水稻抗白叶枯病基因Xa21转基因水稻及其杂交稻研究

用基因枪转基因技术将高抗白叶枯病的Ｘａ２１基因导入中国三系杂交稻恢复系（明恢６３）和保 持系（皖Ｂ）中，获得转基因水稻系，其中４个株系只含有Ｘａ２１基因，不合选择标记潮霉素抗性基因 ｈｐｈ。筛选抗白叶枯病转基因纯合系，在田间种植６代，用ＰＣＲ检测证明，Ｘａ２１基因能稳定遗传表达。 用转基因水稻配制两系杂交稻，杂交组合Ｆ１含有Ｘａ２１基因，既抗白叶枯病，又有较大的增产潜力。

水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入两用不育系培矮64S

以克隆的Xa21基因为外源基因,成熟胚愈伤组织为转化受体,应用农杆菌介导法对水稻两用型核不育系培矮64S进行转化,获46株转基因植株。PCR和Southern分析结果表明,Xa21已整合到受体基因组。用稻白叶枯病病原菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae)菲律宾小种6号接种鉴定,结果表明大多数转基因植株获得了抗病性。已整合的Xa21基因能够稳定地遗传,在所检测转基因株系的T1代中,Xa21基因显示3:1的分离。

无选择标记和载体骨干序列的Xa21转基因水稻的获得

利用双右边界T-DNA载体通过根癌农杆菌介导法将水稻白叶枯病广谱抗性基因Xa21导入杂交稻重要恢复系C418中。T0代共获得27个独立转基因株系,通过田间抗性鉴定与PCR分析,有17个株系的Xa21基因分子鉴定为阳性,且对白叶枯病原菌P6生理小种具有抗性。通过对17个株系的后代植株进行田间抗性鉴定,分子标记辅助选择及Southern杂交分析,结果显示4个株系的T1代植株中能分离出无潮霉素标记基因的Xa21转基因植株。无选择标记Xa21转基因株系的获得率为15%。PCR检测还表明,这些无选择标记的Xa21转基因植株不带有载体骨架序列。通过对转基因后代进一步的抗性鉴定与PCR辅助选择,获得了无选择标记和载体骨架序列的转基因Xa21纯合的抗白叶枯病水稻。

Xa21转基因大米对大鼠致畸作用的实验研究

目的 观察Xa2 1转基因大米对大鼠胚胎生长、发育的影响。方法 将初断乳Wistar大鼠按雌雄分别随机分为 4组 :转基因大米组、非转基因大米组、AIN93G对照组和敌枯双阳性对照组。单笼喂养 ,饲相应鼠料 ,喂满 90天 ,雌雄合笼。观察母鼠和胎鼠的生长发育情况。结果 转基因大米组孕鼠增重、活胎体重、身长、尾长均显著高于阳性对照组 ,而死胎数、吸收胎数、畸形率 (外观、内脏、骨骼 )均显著低于阳性对照组。转基因大米组与非转基因大米组、AIN93G对照组相比 ,所有观察指标均无统计学差异。结论 转Xa2 1基因大米与非转基因大米相比 ,对大鼠受孕率、胚胎生长发育无显著性差异。

Xa21转基因大米的营养学评价

目的 观察转基因大米对幼鼠喂养的营养学功效。方法 将初断乳Wistar大鼠按雌、雄分别随机分为三组 ,即转基因大米组、非转基因大米组和AIN93G正常对照组。饲相应饲料 ,自由进食 ,喂养 2 8天。观察指标 :大鼠进食量、蛋白质功效比、体重、身长、血常规、血生化、脏体比值和骨密度。结果 雄性组 :转基因大米组除肝 体比高于非转基因大米组外 ,其他所有观察指标和非转基因大米组均无显著性差异。雌性组 :转基因大米组肝 体比、血钙和干骺端骨密度高于非转基因大米组 ,其他所有指标转基因大米组和非转基因大米组均无差异。与正常对照组相比 ,转基因大米组血钙和干骺端骨密度显著增加。结论 转基因大米 2 8天动物喂养实验未发现有明显毒副作用。

不同Xa21转基因杂交稻组合的大田试验与分析

在北京、四川和江苏等地对 Xa2 1转基因杂交稻进行了大田释放实验。分别对转基因纯合的 3个恢复系明恢6 3- X a2 1、盐恢 5 5 9- Xa2 1和 C4 18- X a2 1与各种不育系配组的 2 3个杂交组合进行了抗性和农艺性状分析。在不同的杂合遗传背景下转基因 X a2 1稳定遗传和高效表达 ,所有杂交组合均具有对白叶枯病的广谱抗性。转基因恢复系配制的杂交组合与原组合相比 ,在生育期、株高、着粒数、结实率、千粒重和产量等其它农艺性状上 ,均无明显差异 ,其产量水平与试验当地生产上主要杂交稻对照组合接近或相当 ,因此可以进行扩大规模的大田实验。

Xa21转基因水稻对白叶枯病的抗性及其遗传

采用包括与 Xa2 1基因相对应的白叶枯病鉴别小种 P6在内的 12个国际鉴别小种和我国 7个病原型 ,对通过农杆菌介导的 8个不同遗传背景的 Xa2 1转基因品系 ,及其不同世代的植株 ,进行接种和抗性分析。结果表明 :Xa2 1在不同的遗传背景下呈现显性 ,并且在转基因后代中可以稳定遗传 ,且保留其广谱抗性。在不同的遗传背景下 ,Xa2 1的抗性表达略有差异。

含Cry1Ab和Xa21基因抗病虫水稻选育研究及其田间表现

以稳定遗传的含Cry1Ab基因的抗虫水稻品种镇稻88和含Xa21基因的抗白叶枯病水稻品种圣稻301为亲本进行杂交,利用选择标记基因(bar基因和gus基因)和Southern杂交分析研究了转基因在杂交后代中的遗传分离规律和遗传稳定性。实验结果表明,在杂交后代中选择标记基因bar基因和gus基因分别与抗性基因Cry1Ab基因和Xa21基因紧密连锁并协同表达。Basta抗性检测和GUS活性的组织化学染色检测显示,Cry1Ab基因和Xa21基因在F2代中遵循9∶3∶3∶1的孟德尔遗传规律,F3代的部分株系中Cry1Ab基因和Xa21基因已稳定纯合;对F3代和杂交亲本的Southern杂交分析表明,Cry1Ab基因和Xa21基因可稳定地遗传。通过田间选育,获得了农艺性状优良的双抗(抗螟虫、白叶枯病)转基因水稻新品系SK-1、SK-2、SK-3,3个品系均对二化螟和白叶枯病菌表现出显著的抗性,产量高于镇稻88和圣稻301近20%,品质与镇稻88和圣稻301相近,部分指标优于这两个品种。

转Xa21基因不育系皖21A的白叶枯病抗性与利用

利用基因枪转化法将Xa2 1基因导入 80 4B(BT型不育系 80 4A的保持系 ) ,选育出纯合稳定的株系皖 2 1B。以80 4A与皖 2 1B连续回交转育 ,育成了高抗白叶枯病的不育系皖 2 1A ,对皖 2 1A和皖 2 1B的不同世代材料进行PCR分析和田间白叶枯病菌抗性试验 ,表明Xa2 1基因稳定遗传且抗性稳定。皖 2 1A与恢复系R 18、HP12 1、U16 0配制杂交组合具有良好的抗病性和产量潜力。

利用Xa21基因的PCR标记进行抗白叶枯病水稻育种

pTA2 48是与抗白叶枯病基因Xa2 1紧密连锁的 1个PCR标记 ,采用多个Xa2 1基因供体和受体水稻亲本以及抗 (Xa2 1)×感组合的F1 、F2 、F3 群体 ,对利用pTA2 48标记辅助选择进行水稻抗白叶枯病育种的有关问题 ,包括抗感亲本间的遗传多态性、pTA2 48标记与Xa2 1位点的连锁关系 ,以及pTA2 48标记选择的准确性等作了探讨。结果表明 ,pTA2 48标记在亲本间具有良好的多态性 ,与Xa2 1基因位点紧密连锁 ,二者间重组率为 0 %～1.3% ,根据该标记的多态性表现可对抗 (Xa2 1)×感组合后代材料中Xa2 1基因的基因型和表现型做出较为准确的选择。

水稻无选择标记Xa21转基因系CX8621的获得与遗传分析

无选择标记和转基因稳定遗传是转基因作物安全应用的基本要求。按照我国转基因作物安全评价指南,利用双右边界T-DNA载体系统将广谱抗白叶枯病基因Xa21转入水稻恢复系明恢86。通过抗性鉴定、PCR分析和Southern杂交,跟踪了外源Xa21基因在转基因后代植株的遗传,并在T3代获得了无选择标记和载体骨架序列的单拷贝抗病纯合系CX8621。多年的观察和鉴定表明转基因恢复系CX8621具有稳定的白叶枯病抗性。目前CX8621已经稳定遗传至T16,并已通过小规模的田间试验(环境释放)和大规模的田间试验(生产性试验)的安全评价。

农杆菌介导籼稻Xa21基因的转化及其遗传研究

应用农杆菌介导转化体系 ,成功地将Xa2 1基因导入籼稻幼胚来源的愈伤组织 ,获得籼稻优良恢复系T461、优良常规品种粤香占和中 1 0 63个品种共 3 3个独立的转基因株系。PCR和Southern分析结果表明 ,Xa2 1基因已整合到转基因植株基因组中。接种分析表明 ,T0 代转基因植株的白叶枯病抗性得到不同程度的提高 ,转基因植株自交T1代白叶枯病抗性表现出分离 ,且大多为 1～ 2个整合位点的孟德尔方式遗传 ,与Southern分析结果一致。

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。

利用Bt基因和Xa21基因转化获得抗螟虫、白叶枯病的转基因水稻

利用水稻的愈伤组织作受体 ,采用 PIG基因枪法 ,首先成功地将 Bt基因 [cry IA(b) ]连同抗除草剂 bar基因导入栽培水稻品种中国 91,选育出纯合稳定的株系 T91系。然后将 T91系与黄淮区主栽品种豫粳 6号杂交 ,并辅以标记基因选择 ,选育出纯合稳定、综合性状优良的转 Bt基因株系 C48。利用农杆菌介导的转化系统将 X a2 1基因转入 C48,根据标记基因测定 ,转基因植株的 PCR和 Southern分析 ,田间抗病虫性鉴定 ,获得了双抗 (螟虫、白叶枯病 )

转Xa21基因水稻培矮64S回交后代白叶枯病抗性与育性研究

对筛选到的转 Xa2 1基因培矮 6 4 S后代纯合株系抗性与育性的研究表明 ,在第 5代杂种中 ,该外源基因仍能稳定遗传表达 ;以其作父本、培矮 6 4 S为母本所配制的 F1 植株 ,Xa2 1基因 PCR检测均呈阳性 ,且绝大多数表现抗白叶枯病 ,说明该外源基因能够通过常规杂交方式转移利用。这些杂交组合 F2 群体中抗病与感病株出现 3∶ 1分离 ,表明转 Xa2 1基因在杂交后代的传递属单基因显性遗传。长日高温下 ,(培矮 6 4 S/转 Xa2 1基因培矮 6 4 S) F1 雄性完全可育 ,F2 群体可育与不育株出现 2 7∶

转Xa21基因杂交水稻选育和评价

通过基因枪转基因方法和双质粒共转化体系将Xa21基因转入优良恢复系明恢63,得到转基因系M12和M22,并进一步做田间试验、新品种选育和食用安全性评价。结果显示:M12和M22对中国的所有白叶枯病小种都表现出高度抗性,但与原受体品种明恢63相比,农艺性状上有许多变异,主要表现在:结实率、千粒重等农艺性状变差,与珍汕97A的配合力显著降低;但与温敏不育系(X07S、056S)配组的F1有较好的田间表现。通过多代回交和分子标记辅助选择,成功地将Xa21基因从M12株系转到保持系80-4B和不育系80-4A中,得到抗白叶枯病的皖21B和皖21A。并利用皖21A不育系选育出优良杂交组合抗优97(皖21A×R-18),该组合在两年区域试验和一年生产试验中产量表现突出,米质优良。对不同世代和不同遗传背景的转基因品系进行白叶枯病鉴定和Southern分析表明:Xa21基因都能稳定遗传和正常表达,连续16代的种植并没使其白叶枯病的抗性减弱或丧失,而且不论Xa21基因是纯合的还是杂合的都有相同的抗性表现。对大鼠和小鼠的饲喂试验表明:转基因大米实质上等同于非转基因大米,是安全无害的。