两个水稻抗稻瘟病单基因系防卫反应相关酶的活性变化

本研究利用抗谱差异较大的两个水稻抗稻瘟病基因Pik-h和Pik-s的单基因系为材料,以不含抗性基因的普感亲本丽江新团黑谷(LTH)作对照,分别接种非亲和菌株G85和亲和菌株G64-1,研究接种后不同时点水稻叶片几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶等5种防御酶的活性变化,以探究水稻抗稻瘟病基因的抗性水平差异与防御酶活性的关系。结果表明,接种后水稻叶片中5种防御酶活性水平均明显升高,但不同材料接种不同菌株后防御酶活性的升幅有差异。在接种G85后的大多数时点,广抗谱的Pik-h单基因系与窄抗谱的Pik-s单基因系相比,前者表达的几丁质酶、β-1,3-葡聚糖酶和苯丙氨酸解氨酶的活性水平升高或显著升高,过氧化物酶和多酚氧化酶的活性水平降低或显著降低。除了过氧化物酶外,其余4种酶的最高酶活性均以Pik-h单基因系最高。在接种G64-1后的各个时点或绝大多数时点,广抗谱的Pik-h单基因系与窄抗谱的Pik-s单基因系相比,前者表达的几丁质酶、过氧化物酶、多酚氧化酶和苯丙氨酸解氨酶的活性水平和最高酶活性升高或显著升高,只有β-1,3-葡聚糖酶活性水平显著降低或无明显差异。在接种后的大多数时点,LTH表达的防御酶活性显著低于单基因系或与单基因系无显著差异。本研究结果体现了抗性基因的抗性水平与防御酶活性水平基本呈正相关关系。

源于广8 A杂交稻组合的稻瘟病菌无毒基因型分析

【目的】分析源于广8 A杂交稻组合的稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)无毒基因型,为华南不同主栽抗病水稻品种的合理布局提供参考依据。【方法】利用抗稻瘟病单基因系,对稻瘟病菌单孢分离菌株进行致病型测定;并根据已克隆的且与稻瘟病菌致病性相关的8个无毒基因功能性分子标记进行分离菌株的无毒基因型分析。选取分离自广8 A杂交稻组合的27个稻瘟病菌单孢菌株,提取各菌株的菌丝体DNA作为模板,进行PCR扩增及琼脂糖凝胶电泳检测。并对其中的7个稻瘟病菌菌株进行相应无毒基因全长或CDS区域的PCR产物测序,将测序序列与相应无毒菌株的无毒基因序列进行比较分析。【结果】所测定的菌株对其中的5个单基因系IRBLkh-K3(Pikh)、IRBLb-B(Pib)、IRBLz5-CA(Pi2)、NIL-e1(Pi50)和IRBL9-W(Pi9)表现高的无毒性频率(>85%),所有菌株对单基因系IRBL9-W(Pi9)和NIL-e1(Pi50)都表现无毒;这些菌株对其中的7个单基因系表现较低的无毒性频率(<20%),包括IRBLks-F5(Piks)、IRBLa-A(Pia)和IRBL19-A(Pi19)等,表明分离自广8 A杂交稻组合的稻瘟病菌对不同的单基因系表现出不同的致病型。所有菌株都被检测出含无毒基因AvrPi9和AvrPik,并可检测到无毒基因AvrPik的2种类型:AvrPik-D型和AvrPik-E型,但未检测出无毒基因Avr1-CO39、AvrPii和AvrPia。在部分菌株中能检测到无毒基因AvrPiz-t、AvrPib和AvrPita预期大小的产物,但在所检测的菌株中均以较低的频率与不同的突变类型出现。对GD13-621、GD14-349与GD15-291等7个菌株分别进行相应无毒基因的PCR产物测序,AvrPi9、AvrPita及AvrPiz-t的基因序列与其各自无毒菌株的无毒基因序列完全一致,表明分离菌株中这3个无毒基因的基因结构相对稳定。测序菌株的AvrPib基因序列与已报道的AvrPib无毒菌株的序列在基因的上游区域存在2个SNP的差异及3个连续碱基的插入,具有较丰富的多样性;6个测序菌株的AvrPik基因序列高度一致,仅在编码区存在1个SNP的差异即136(C/A),该位点SNP的变异导致氨基酸的错义突变46(H/N),表现为菌株携带AvrPik-D或AvrPik-E型。【结论】在华南主栽品种广8 A杂交稻组合上分离的稻瘟病菌中AvrPi9和AvrPik分布较为广泛,在上述品种感病区域,可选用含Pi9和Pik的抗病品种作为轮换种植。

川渝黔稻瘟病菌毒性的区域分化研究

四川、重庆和贵州是我国稻瘟病(Magnaporthe oryzae)重要发生区之一,分析这些地区稻瘟病菌群体的毒性差异,有助于延长抗性品种使用寿命,减轻稻瘟病发生危害。为了解不同地区稻瘟病菌的毒性差异,2012-2013年在四川、重庆21个县(区)的稻瘟病常发地种植以丽江新团黑谷为背景的24个水稻抗稻瘟病单基因系,按国际水稻所0~9级标准调查各地水稻抗稻瘟单基因系的发病情况。2014-2015年采集四川省北部10个、贵州省全境15个和山东省2个县(区)共47块病田穗颈瘟标样,浸湿后接种上述近等基因系及16个水稻品种并以薄膜覆盖隔离40 d后调查。四川、重庆21个病圃的调查结果表明在不同地点表现抗病的频率最高的基因为Pi2(38.10%)。四川、贵州等地标样接种鉴定结果表明Pik^h、Pik^s和Pi Km对来自贵州28块病田的稻瘟菌的抗性频率分别为51.85%、48.15%和48.15%,Pi Km、Pi2、Pi9、Pik^h、和Pik^s对来自四川省北部18块病田的病菌的抗性频率分别为70.00%、60.00%、50.00%、50.00%和45.00%,其中Pi2对四川北部病菌的抗性频率显著高于贵州病菌(P=0.0066)。四川稻瘟病菌生理小种鉴别寄主成恢448、内恢99-14和RHR-1对贵州病田来源病菌的抗性频率分别为74.07%、70.37%和70.37%,对四川北部病田来源病菌的抗性频率则分别为90.00%、70.00%和90.00%,均显著高于IR24、明恢63、多恢1号对两地病菌的抗性频率。10个杂交稻生产品种对四川北部和贵州省病田稻瘟病菌的抗性频率分别在90.00%~100.00%和81.48%~92.59%之间波动。对不同病圃和病田的稻瘟病菌毒性的聚类分析结果表明,稻瘟病菌的毒性差异虽然有随着地理距离扩大而加大的趋势,但相同县乃至同一地点不同田块间病菌毒性也可能有显著差异,而不同县(区)的稻瘟病菌则可能因对24个单基因系同时具有毒性而须借助其他水稻品种加以区分。