利用基因组编辑技术创制水稻白叶枯病抗性材料

水稻白叶枯病是最重要的水稻细菌性病害,严重威胁水稻生产和粮食安全。培育和种植抗白叶枯病水稻新品种是控制该病害最经济、有效、环保的技术手段。W6023是本课题组早期通过普通野生稻与IR24杂交创制的抗病基因导入系,前期转录组测序结果显示,Pong2-1(Os02g20780)和Pong11-1(Os11g14160)在感病亲本IR24中激活表达,在抗病导入系W6023中不表达。Pong2-1和Pong11-1是水稻中Pong类转座子最相似的两成员,DNA同源性超过90%,但转录本却存在明显差异。为研究Pong2-1和Pong11-1是否与IR24的感病性相关,本研究利用CRISPR/Cas9系统定点突变IR24的Pong2-1和Pong11-1位点,获得了多个突变株系,毒力测试结果显示Pong2-1和Pong11-1突变后IR24的抗性得到一定提高,创制出6个抗白叶枯病水稻材料。

水稻白叶枯病菌基因XOO2193的突变体构建及其毒力和胞外多糖分析

水稻白叶枯病菌是一种引起水稻白叶枯病的植物病原细菌,水稻白叶枯病是世界水稻生产中最严重的细菌性病害之一。本研究采用携带同源序列的自杀质粒pK18MobGⅡ整合的办法构建了水稻白叶枯病菌中国菌株13751编码6-磷酸葡糖酸内酯酶的基因XOO2193的非极性突变体GNM2193。对突变体的表型分析发现其毒力在杂交水稻品种特优63上显著减弱,突变体在非寄主植物蓖麻上不能引起过敏反应。此外,突变体胞外多糖的产量是野生型的43.4%。用一段含有XOO2193基因的DNA片段对GNM2193进行功能互补,互补菌株在水稻上的毒力、引起过敏反应的能力和胞外多糖产量恢复到野生型水平。说明XOO2193基因与病菌的毒力和胞外多糖的产生有关。

水稻白叶枯病菌和水稻细菌性条斑病菌的实时荧光PCR快速检测鉴定

成功建立了水稻白叶枯菌与水稻细菌性条斑病菌快速检测鉴定的实时荧光PCR方法。根据含铁细胞接受子基因设计两菌的通用引物PSRGF PSRGR(扩增一个 1 5 2bpDNA片段 )和特异性探针 (Baiprobe和Tiaoprobe) ,并对 1 3种细菌和 1种植原体进行实时荧光PCR。结果表明 ,两个特异性探针能分别特异性检测到目标病原菌产生荧光信号而其它参考菌不产生荧光信号。检测的绝对灵敏度是 3 0 .6fg μL质粒DNA和 1 0 3CFU mL的菌悬浮液 ,相当于 1个细菌细胞的基因 ,比常规PCR电泳检测高约 1 0 0倍 ,相对灵敏度为 1 0 5CFU mL。整个检测过程只需 2h ,完全闭管 ,降低了污染的机会 ,无需PCR后处理。用这两个特异性探针分别对自然感染白叶枯菌和条斑菌的叶片DNA提取液和种子浸泡液进行实时荧光PCR ,结果均可特异性检测到目标菌的存在并完全可将两种病原细菌区分开来 ,且只需 0 3g叶片和 1

广东水稻白叶枯病菌新致病型的发现及致病性测定

在对广东省水稻白叶枯病菌的致病型变异动态监测中 ,发现了在中国鉴别寄主金刚 3 0、Tetep、南粳 15、Ja va14、IR2 6上的反应为SSSSS模式的菌株。该菌株有别于SRRRR(Ⅰ型 )、SSRRR(Ⅱ型 )、SSSRR (Ⅲ型 )、SSSSR(Ⅳ型 )、SSRRS(Ⅴ型 )、SRSRR(Ⅵ型 )、SRSSR(Ⅶ型 )、RRRSR(云南菌型 ) 8个类型 ,是一个新致病型菌系。对该菌系致病性测定的结果显示 ,其致病谱广、毒性强 。

广西水稻白叶枯病菌致病型的初步鉴定

【目的】明确广西水稻白叶枯病菌致病型的分布和分化,为生产上该病害的综合防控提供理论依据。【方法】采用水稻白叶枯病菌中国鉴别寄主(金刚30、特特普、南粳15、爪哇14、IR26)对2013年从广西南宁、东兴、防城港、钦州、岑溪等地水稻病区分离得到的29株水稻白叶枯病菌进行致病型初步鉴定,同时采用部分近等基因系对5株南宁分离菌株致病性进行进一步分析。【结果】29株菌株在5个鉴别寄主上均出现感病反应,均为SSSSS模式,为强致病菌;5株南宁分离菌株能使目前抗谱最广的水稻材料CBB23感病。【结论】广西水稻白叶枯病菌致病力出现极大分化,需加强对该病害的防控及水稻抗病材料的筛选利用工作。

安徽省水稻品种对水稻白叶枯病的抗性及白叶枯病小种鉴定

为明确安徽省白叶枯病菌小种组成及常用、备用品种对该病的抗性,用白叶枯病强毒性小种FuJ和YN24、中等致病力的安徽省优势小种AH以及弱致病小种YN7对安徽省常用及备用水稻品种进行人工接种鉴定;用鉴别品种IRBB5、IRBB13、IRBB3、IRBB14、IRBB2、IR24对安徽的白叶枯病菌株进行鉴定。结果表明,有3.5%的品种抗FuJ,15.4%的品种抗YN24,29.8%的品种抗AH;安徽省白叶枯病菌小种有R2、R5和R8,其中R5为优势小种。抗AH的品种可以用于安徽的水稻生产;生产中应防止FuJ和YN24等毒性强的菌株传入。

水稻白叶枯病菌拮抗细菌B56菌株的拮抗活性研究

B56 菌株经30 ℃振荡培养去菌体,其上清液经2 m ol/L 硫酸铵沉淀获得对水稻白叶枯病菌有拮抗活性的初提液。该初提液具有耐热性,经一定强度热处理后仍保持强的抑菌能力;抑菌效果在pH3～9 之间无明显差异;用胰蛋白酶、蛋白酶K 等处理后拮抗活性无明显变化。利用PhenylSepharose CL-4B疏水色谱柱和DEAE-Sephacel阴离子交换柱分离B56 菌株初提液, 得到一个具有拮抗活性的洗脱峰。该洗脱峰经SDS-PAGE检测发现具有一条分子量约为36 kD 的蛋白带。质粒提取和检测发现B56菌株存在一个稳定的内源质粒。

水稻白叶枯病菌对拌种灵抗药性分子机制研究

通过紫外诱变获得了抗拌种灵水稻白叶枯病菌(Xanthomonasoryzaepv.oryzae)的突变体,这些突变体可以在含100ìg·ml-1拌种灵平板上生长,而敏感菌株在10μg·ml-1浓度下则不能生长。敏感菌株琥珀酸脱氢酶活性受拌种灵强烈抑制,而抗药突变体的酶活性较低,且不受药剂抑制。应用6对引物,从水稻白叶枯病菌野生敏感菌株和室内诱导抗药性菌株中扩增到琥珀酸脱氢酶基因全序列。该基因全长3616bp,编码1115个氨基酸,含有2个内含子。与柑橘溃疡病菌(Xanthomonasaxonopodispv.citri)琥珀酸脱氢酶核苷酸同源性93%,氨基酸同源性97%;与其它6种病原细菌琥珀酸脱氢酶基因编码的氨基酸序列同源性为43%～95%。敏感菌株和抗药菌株的琥珀酸脱氢酶序列分析表明,琥珀酸脱氢酶铁硫蛋白亚基中229位氨基酸由组氨酸(CAC)突变为酪氨酸(TAC)是导致X.oryzae对拌种灵产生抗药性的主要原因。

水稻白叶枯病菌在离体培养条件下生物膜形成的检测

分析了不同培养和测试条件(塑料和玻璃表面、培养时间、培养温度和培养基)对水稻白叶枯病菌(Xan-thomonas oryzaepv.oryzae,Xoo)生物膜形成的影响,并测定了不同地区来源的Xoo野生型菌株、基因缺失突变体的生物膜形成。结果表明,在聚苯乙烯表面生长、用M210培养基在23℃下静止培养24 h是Xoo生物膜形成比较适宜的条件;不同地区来源的菌株生物膜形成能力不同;鞭毛相关基因fleQxoo、fliExoo和rbfCxoo以及H2O2降解调控基因oxyRxoo的缺失突变均影响生物膜形成。

水稻白叶枯病菌harpin基因的克隆与表达

利用 PCR方法从水稻黄单胞菌白叶枯致病变种 (Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo) Jxo III菌株中克隆到编码诱导植物过敏性反应激发子的基因 hrf A。同源性比较发现其推测产物与水稻白叶枯病菌菲律宾小种 Pxo86的 Hpa1有 97.2 %的序列一致性 ,比 Hpa1少了一个 - GGG- GG-氨基酸残基序列重复。基因经 Nde I和 Bam HI双酶切后连到含 T7启动子的高表达载体 p ET30 a(+ )上构建重组质粒 p HRF4 ,并转化宿主菌 BL2 1(DE3)产生表达菌株 BL HR4。经过 IPTG诱导之后 ,BL HR4产生一分子量为 15 .6k D的蛋白质。研究表明 ,该蛋白在性质与功能上类似于其它已发现的 harpins,即能够在烟草上引起典型的过敏性反应 ,富含甘氨酸、热稳定以及对蛋白酶敏感。因此 ,我们把该蛋白定名为 harpin Xoo。harpin Xoo还具有诱导植物抗病性的功能。

江苏水稻白叶枯病菌致病型的检测

由稻黄单胞菌（Xanthomonas oryzea pv. oryzea）引起的白叶枯病是水稻生产中危害非常严重的细菌性病害之一[1-2],而种植抗病品种是目前防治水稻白叶枯病最经济、有效、无污染的措施。

水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae)化学诱变hrp基因突变体及相关性状的研究

硫酸二乙酯 (diethyl sulfate,DES)化学诱变水稻白叶枯病菌 (Xanthomonas oryzae pv. oryzae,Xoo)日本系统 号小种 (JXO ) ,获得 16株 hrp-突变体 ,其在感病寄主水稻 IR2 6、汕优 6 3上失去致病性和在非寄主烟草上失去过敏反应。所得的 hrp-突变体并无黄色素缺失现象。16株 hrp-突变体的淀粉酶、果胶酶、蛋白酶、纤维素酶和脂酶等胞外酶活性基本与野生型一致。 JCM2 0 92、JCM2 2 11、JCM2 2 5 2和 JCM2 4 5 7这 4株 hrp-突变体为 型泌出通道突变体 ,JCM0 0 6 6等另 12株 hrp-突变体的超声波破碎液、离心上清液中无激发 HR的信号物质存在。细胞组分分析表明 ,激发烟草 HR的信号物质不是 L PS而是蛋白类物质。来自 JXO 基因文库 hrp基因克隆 p UHRX2 4 5中的 1.1kb Sac I-Kpn I片段 ,能够互补 hrp-突变体 JCM0 0 6 6和 JCM2 4 82 ,使其恢复在烟草上激发 HR的能力 ,但不能恢复其致病性。

水稻白叶枯病菌核苷酸信号受体蛋白Clpxoo的分子鉴定及其功能

【目的】本文的目的为阐明水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv. oryzae,简称Xoo)核苷酸信号途径及其作用机理。【方法】本研究对推导的信号受体蛋白Clpxoo进行了基因克隆、序列分析、缺失突变和互补及其相关表型的鉴定。【结果】克隆的clpxoo基因序列与大肠杆菌crp和铜绿假单胞菌vfr的同源性较高,与其它几种病原黄单胞菌clp高度保守。Clpxoo序列N端具有环化核苷酸cNMP结合结构域(CAP-ED),C端具有保守的DNA结合结构域(HTH-CRP)。用双交换法构建了基因缺失突变体(△clpxoo)。与野生型菌株PXO99A相比,△clpxoo的运动性、胞外多糖产生能力和对H2O2的抗性均显著降低,基因互补可使之部分恢复;△clpxoo胞外酶产生和对烟草致敏性无显著改变。【结论】Clpxoo可能作为全局性的保守调控因子之一,调控了Xoo的鞭毛运动性、胞外多糖产生和对H2O2的抗性。

建立以lipA和purH为靶基因的RTQ-PCR方法对水稻白叶枯病菌侵染过程进行定量分析

【目的】建立水稻白叶枯病菌(Xanthomonas oryzae pv.oryzae,Xoo)的分子定量法,测定Xoo侵染水稻植株后不同时间的种群量及其变化【。方法】选用以lipA和purH为靶基因序列的引物P4和P5,用SYBR Green I实时定量PCR(RTQ-PCR)分析在水稻接种植株内的病菌种群量。【结果】与细菌平板计数法相比,RTQ-PCR法定量结果基本相近或略高(≤10倍),变化趋势基本相似,用2对引物P4和P5进行RTQ-PCR定量无显著差异。接种3d的植株内己有菌量积累,但不显症;从接种5d开始,细菌明显增加,植株显症并逐渐加重;接种9～14d菌量增加到峰值,并进入稳定平台期,植株显症严重。病菌种群量与植株显症间的关系可能与细菌群体感应机制有关。【结论】用RTQ-PCR分子定量法可以直接对水稻植株内的Xoo进行动态定量研究;提出了水稻病害分子定量"病菌靶基因拷贝数-DNA总量-种群量-植物病症"的研究模式。

云南水稻白叶枯病生理小种初析及鉴别品种的筛选

从云南省10个地州40个县市的水稻白叶枯病标本中分离纯化得到115个水稻白叶枯病菌株。利用已知抗性基因的近等基因系,在孕穗期应用剪叶法接种明确其生理小种。并筛选出一套鉴别品种IRBB1,IRBB3,IRBB4,IRBB5,IRBB7,IRBB13,IRBB14,IRBB18,IRBB21.云南省的水稻白叶枯病菌小种组成复杂,有自身的特殊性。已鉴定出25个小种,暂定名为YN1～YN25.优势生理小种为YN1,YN13,YN21,其中YN13分布于楚雄、玉溪、红河、丽江等4个地区共8县(市),YN21分布于大理、红河等地区。云南的小种多样性分布可能与它的地理条件有关。

水稻白叶枯病菌内源过氧化氢在细胞分裂周期中的时空定位变化

【目的】分析细菌内源过氧化氢在细胞分裂周期中的时空变化,探讨细菌增殖中过氧化氢的生理功能。【方法】采用组织化学法通过透射电子显微镜技术观察水稻白叶枯病菌内源过氧化氢的积累位置。【结果】不同菌株内源过氧化氢水平不同,在细菌的整个细胞分裂周期中观察到过氧化氢在细胞壁上的积累水平维持稳定,在多个菌株的细胞分裂过程中,除细胞壁之外,还在2个新的位点(类间体结构和核区)出现过氧化氢的大量积累,表现出数量和空间定位的显著变化。【结论】在多个水稻白叶枯病菌菌株中发现胞内额外的大量过氧化氢积累和定位与细胞分裂的进程密切相关,这种过氧化氢的时空变化很可能是细菌分裂时的普遍现象。推测过氧化氢应在细菌增殖中具有重要作用。

水稻白叶枯病菌致病相关基因筛选系统的建立

水稻白叶枯病菌Xanthomonas oryzae pv.oryzae是水稻生产中最严重的细菌性病害之一。本研究采用Tn5转座子随机插入突变的方法构建水稻白叶枯病菌广西菌株K74的突变体库,Southern杂交显示Tn5随机单拷贝插入基因组。通过水稻致病性检测试验,目前获得15个致病力降低50%以上的突变体,为定位Tn5插入突变基因,经质粒拯救、测序、序列分析后发现:4个突变基因为gum基因簇基因,5个为LPS基因簇基因,2个为metB基因,1个为hrpB1基因,2个是与糖合成转移酶相关基因,1个为编码假定蛋白的基因。其中14个突变基因是已知的与致病相关的基因。实验结果表明本研究成功建立了一个筛选水稻白叶枯病菌致病相关基因的系统,为进一步研究水稻白叶枯病致病相关基因,阐明该病的致病机理奠定基础。

叶枯唑防治水稻白叶枯病的作用方式研究

叶枯唑具有诱导受体植物水稻产生抗病性的作用 ,能使水稻体内脂质过氧化程度加强 ,刺激水稻体内产生 O-2 ,阻止白叶枯病菌侵入。O-2 清除剂 (甘露醇、抗坏血酸 )处理水稻能显著降低叶枯唑的保护作用。叶枯唑也能直接作用于水稻白叶枯病菌 ,抑制菌体生长 。

中国、日本和菲律宾水稻白叶枯病菌的母株与单细胞系的遗传与致病性差异的分析

以J3、IS1112、IS1113和ERIC为引物对17组（56株）来自中国、日本和菲律宾的水稻白叶枯病菌（Xanthomonas oryzae pv．oryzae）代表菌株和它们的单细胞系进行IS-PCR和Rep-PCR扩增以及田间致病性鉴定，研究母株和单细胞系之间的遗传和致病性变异。结果表明：1）母株与单细胞系属于同一分子谱型的比率依次为：52．9％（J3）、23．5％（IS1112）、29．4％（IS1113）和35．3％（ERIC）；2）综合4个引物的PCR扩增结果，采用UPGMA聚类，母株与其全部单细胞系相似率在90％以上的组群占29．4％，差异率达到30％～41％的组群占参试组群的52．9％；以带位相似率80％为簇界，参试菌可以划分为15簇，来自中国、日本和菲律宾的9个组的母株和单细胞系聚合在同一簇中，占参试菌的52．9％，说明三国病菌在遗传上存在高度相关性；三国病菌都存在簇群差异，以菲律宾菌系变异最大，如Pxo79和Pxo112母株和单细胞系各分在不同的3簇中，Pxo79、Pxo86、Pxo99和Pxo112等菌系的母株和单细胞系之间的差异率达到了41％；结果证明：母株是“由遗传上有不同程度差异的细胞”组成的混合体。3）田间致病性测定表明，母株与其单细胞系毒力不同的有15组，占88．2％，说明母株是由毒力不同的单细胞系组成的混合体，但病原菌的分子谱型以及遗传分簇与致病型之间没有相关性。

抗水稻白叶枯病菌植物内生真菌的筛选、鉴定

从多种植物叶片内分离、纯化出31株植物内生真菌,活性筛选表明分离自健康水稻叶片内生真菌Bo-1菌的乙酸乙酯粗提物对水稻白叶枯病菌具有较强的抑菌活性。当供试浓度为100μg/mL时,Bo-1菌乙酸乙酯粗提物对水稻白叶枯病菌抑菌圈为22.4 mm,与同浓度的氯霉素对水稻白叶枯病菌的抑菌效果相当。通过形态学特征观察和ITS rDNA测序分析,Bo-1菌被鉴定为淡色生赤壳菌(Bionectria ochroleuca)。抗菌谱实验表明,Bo-1菌对多种细菌类病原体具有较强的拮抗能力。