稻瘟病菌群体的分子遗传学研究——广东省与云南省稻瘟病菌群体遗传及致病型结构的比较分析

通过基于SRAP标记的分子指纹分析法对由广东省和云南省各40个菌株构成的试验群体进行了遗传结构分析。在相似性系数取0.83时,80个供试菌株被分为25个宗谱;其中广东群体9个宗谱,宗谱频率为22.5%;云南群体16个宗谱,宗谱频率为40.0%,由此说明,后者比前者的遗传多样性高。有趣的是,在25个宗谱中并不存在两个群体共有的宗谱,由此推测它们之间存在明显的遗传特异性或异质性。另一方面,利用中国、日本和IRRI的3套鉴别品种分别对80个供试菌株进行了致病型结构分析。结果表明,在上述3套鉴别品种中,广东群体分别被划分为16、30和20个致病型;而云南群体则分别被划分为12、31和16个致病型。由此说明,两个群体之间遗传多样性方面的差异并没有反映于致病型多样性上。但是,通过对两个群体致病型结构的比较分析表明,两个群体之间存在高度的致病型特异性,这一特性则充分地反映于两者的遗传特异性上。研究结果表明,从多样性和特异性这两方面来进行病原菌群体遗传宗谱和致病型结构分析可能更加合理和全面一些。

稻瘟病菌群体的分子遗传学研究——广东地区特异性宗谱菌株的分子指纹和致病型分析

为了解稻瘟病菌遗传宗谱与致病型的对应关系 ,构建适于广东省稻瘟病菌群体的鉴别菌株。根据以前试验结果 ,选择 2 7个广东省地区特异性宗谱菌株 ,进行了基于SRAP标记的第二次分子指纹分析 ,以及基于中国、日本和CO39近等基因系 3套鉴别品种的致病型分析。当遗传相似系数为 0 .85时 ,这些菌株被划分为 2 3个遗传宗谱 ,说明这些菌株具有丰富的遗传多样性 ,但其遗传发育关系与第一次分子指纹分析的结果有比较大的差异。这些菌株经中国、日本和CO39近等基因系 3套鉴别品种测试 ,划分为 11、2 2和 16个致病型或小种 ,其中与遗传宗谱存在对应关系的致病型数分别为 2、10和 8个 ,推断这些菌株具有丰富的致病型多样性。从遗传宗谱和致病型的多样性等因素考虑 。

稻瘟病菌群体的分子遗传学研究——由5个亚群体组成的广东省稻瘟病菌群体遗传结构的分析

为了从不同角度和手段来了解稻瘟病菌群体遗传结构的特征 ,笔者利用一种新型的PCR标记SRAP(se quence relatedamplifiedpolymorphism)对广东省 2 0 0 0和 2 0 0 1年度 5个地点的稻瘟病菌亚群体组成的试验群体的遗传结构进行了描述 ;进而计算各个亚群体的宗谱频率和特异性宗谱频率 ,对各个亚群体的遗传多样性和特异性进行了比较分析。从稻作区层面来看 ,本试验群体的遗传结构呈现南北分离、中间交汇的区域性特征 ;粤北稻区的遗传特异性明显地高于粤中稻区和粤南稻区。从供试地点层面来看 ,5个供试亚群体之间的遗传多样性和特异性存在较大的差异 ,即便是同为粤北稻区的乳源县和仁化县、以及粤南稻区的信宜县和廉江县 ,亚群体之间也存在较大的差异。从年份层面看 ,2个年度供试亚群体之间的遗传多样性和特异性极为相似。从生长季层面来看 ,2个生长季节供试亚群体间的遗传多样性和特异性也较相似。试验结果表明 ,以较小地理范围选择和构成的试验群体 ,是从不同角度深入地了解稻瘟病菌群体遗传结构特征的有效途径之一。

稻瘟病菌群体的分子遗传学研究——广东省与江苏省稻瘟病菌群体遗传及致病型结构的比较分析

通过基于SRAP标记的分子指纹分析法对由广东省40个菌株和江苏省42个菌株构成的试验群体进行了遗传结构分析。结果表明,在相似性系数取0.83时,82个供试菌株被分为27个宗谱;其中广东群体16个宗谱,其宗谱频率为59.3%;江苏群体12个宗谱,其宗谱频率为44.4%,由此说明前者比后者的遗传多样性丰富。值得指出的是,在全部27个宗谱中,只有1个宗谱是两个群体共有的,由此推测二者之间存在明显的遗传特异性。另一方面,利用中国、日本和IRRI的三套鉴别品种分别对82个供试菌株进行了致病型结构分析。结果表明,在上述三套鉴别品种上,广东群体分别被划分为16、30和20个小种(致病型),其小种频率分别为40.0%、75.0%和50.0%;而江苏群体则被分为8、23和11个小种,其小种频率分别为19.0%、54.8%和26.2%。由此说明广东群体的致病型多样性也比江苏群体的丰富;在两个群体之间致病型多样性与遗传结构多样性存在相关关系。此外,对两个群体的致病型特异性和优势小种的构成进行了比较分析。结果显示,在两个群体之间存在高度的致病型特异性;优势小种的构成亦存在分明的差别。由此说明在两个群体之间致病型特异性与遗传结构特异性也是密切相关的。本研究的结果再一次说明,在进行有关病原菌群体的分子遗传学研究时,应该分别从遗传宗谱和致?

稻瘟病菌群体的分子遗传学研究——广东省稻瘟病菌群体遗传及致病型结构的时空变化分析

为了全面、系统地了解最近几年来广东省稻瘟病菌群体遗传及致病型结构的时空变化特征,通过基于SRAP(sequence-relatedamplifiedpolymorphism)标记的分子指纹方法对由广东省2000～2002年度各83个菌株构成的试验群体进行了遗传结构分析。结果表明,当相似性系数为0.92时,3个年度的供试菌株分别被分为33、25和13个遗传宗谱,其宗谱频率分别为39.8%、30.1%和15.7%。由此推测,广东省稻瘟病菌群体在这3年间其遗传多样性呈减少趋势,而且2001～2002年度的减少幅度要比2000～2001年度的大。另一方面,对上述3个群体进行了基于中国鉴别品种的致病型结构分析。结果表明,上述3个群体分别被划分为20、17和15个致病型,其致病型频率分别为24.4%、20.5%和18.1%。由此说明,3个稻瘟病菌群体的致病型多样性大体上也呈减少趋势。本文对稻瘟病菌群体遗传结构与致病型结构的互动关系,以及稻瘟病菌群体致病性遗传结构与寄主群体抗性遗传结构的互动关系进行了分析。据此推测,广东省水稻品种抗性遗传结构的稳定化和简单化是造成其稻瘟病菌群体的遗传和致病型多样性减少的主要因素。

稻瘟病菌群体的分子遗传学研究III.——广东省2001年度稻瘟病菌群体的遗传结构分析以及两个假说的提出

利用随机扩增多态性DNA技术(randomamplifiedpolymorphicDNA,RAPD)对广东省2001年度稻瘟病菌群体的遗传结构进行了分析。以相似性系数为0.70阈值时,可将采集于广东省三大生态稻作区、早稻和晚稻生长季节的96个菌株划分为12个遗传宗谱;其中宗谱8和9的菌株数各占总数的25%和18.8%,为优势宗谱。从稻作区来看,宗谱3和8为各个稻作区的共同宗谱;而宗谱1和2,7和11,以及9、10和12则依次是粤北、粤中和粤南稻作区的特异性宗谱。从生长季节来看,来源于早、晚季的菌株完全分属于宗谱图的上、下两个半区,彼此之间不存在共同的宗谱;而且两个优势宗谱都集中于晚季供试亚群体。结合前两次实验的结果,作者提出了如下两个假说来解释广东省稻瘟病菌群体所表现的遗传特性:一个地区或生长季节的病原菌群体,其优势宗谱所占的比例越高,该地区或生长季节病害发生就越严重;在长期的水稻栽培历史中,稻瘟病菌群体可能逐步地形成了早季宗谱(小种)和晚季宗谱(小种)的遗传分化。如何进一步验证上述两个假说是值得我们进一步探讨的重要课题。

稻瘟病菌群体的分子遗传学研究I.广东省1998~1999年稻瘟病菌的遗传多样性

从80个随机引物中筛选到带型清晰、多态性及重复性均好的10个引物,对采自广东省1998-1999年四个自然生态稻作区的101个稻瘟病菌菌株进行随机扩增多态性DNA (Random Amplified Polymorphic DNA, RAPD) 指纹分析。10个引物共扩增出113条多态性带,表明广东省稻瘟病菌具有丰富的遗传多样性;RAPD分析可为该菌的遗传多样性分析提供大量的分子标记。对菌株间相似性系数和应用加权算术平均组对法 (Unweighted Pair Group Method using Arithmetic Average, UPGMA) 构建的聚类树状图进行分析,以相似性系数为0.62阀值时,可将101个菌株划分为14个遗传宗谱;其中宗谱1及宗谱2的菌株数占总数的80.2%,为优势宗谱; 其余的20个菌株分别归属于其他12个宗谱,由此说明广东省的稻瘟病病原菌群体既存在很突出的优势宗谱,又存在较多具遗传多样性的小宗谱。分析不同稻作生态区的菌株发现,每个稻作生态区既有共同的宗谱,又有其特异的宗谱;广东省稻瘟病菌群体遗传多样性的组成在不同生态稻作区是相对地比较稳定的。分析不同年份和早晚稻生长季节采集的菌株发现,广东省稻瘟病菌群体遗传多样性在年份和早晚稻生长季节之间也存在一定的特异性。

稻瘟病菌群体的分子遗传学研究II.广东省2000年度稻瘟病菌群体遗传结构的时空特性

利用随机扩增多态性DNA技术对广东省2000年度稻瘟病菌群体的遗传结构进行了分析。以相似性系数为0.62阀值时,可将采集于广东省三大生态稻作区、早稻和晚稻生长季节的104个菌株划分为14个遗传宗谱;其中宗谱5和宗谱8的菌株数各占总数的25%,为优势宗谱;宗谱4和12的菌株数各占总数的14.4%和9.6%,为亚优势宗谱;其余的29个菌株,分别归属于其它10个宗谱,其中有5个宗谱是单菌株宗谱。本年度稻瘟病菌群体的遗传结构呈现明显的区域性特性:遗传结构呈由北向南多样化的趋势;各个稻作区甚或亚区有其特异性的宗谱。本年度稻瘟病菌群体的遗传结构也显示分明的生长季节特性:来源于早稻和晚稻生长季节的菌株完全分属于宗谱图的上下两个半区,彼此之间不存在共同的宗谱;而且后者的遗传宗谱要比前者的复杂、多样。研究还表明,虽然稻瘟病菌群体的遗传结构2000年度与1998-1999年度的比较存在较大的差异,但是两者仍然具有良好的相承性和可比性。如何进一步验证和把握稻瘟病菌群体的遗传结构所表现出的时空特性是值得我们进一步探讨的重要课题。

水稻稻瘟病抗性基因的分子定位及克隆研究进展

稻瘟病是全世界范围内影响水稻粮食生产的主要病害之一。培育和合理利用抗病品种是控制稻瘟病最经济、有效的措施。随着水稻(Oryza sativa)及稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序的完成,水稻-稻瘟病菌的互作已成为研究植物与真菌相互作用的模式系统。在过去的50多年中,通过广泛的遗传分析,已经鉴定了84个稻瘟病抗性基因及大量的数量抗性遗传位点(quantitative trait locus)。其中,8个主效抗性基因及1个隐性部分抗性基因已被克隆。本文综述了迄今已鉴定及定位的稻瘟病抗性基因的研究情况,根据基因的定位信息将这些基因整合到一张连锁图谱中;对抗性基因簇以及簇内基因间的关系作了分析;并进一步对后基因组时代抗性基因克隆策略的变化及其对策进行了探讨。

广东省稻瘟病菌群体交配型及育性的比较研究

以分离自泰国大麦稻瘟病菌的2 个菌株TH12 和TH16,以及中国云南旱稻稻瘟病菌的2 个菌株94-64-1b和95-23-4a 为A、B 两组标准菌株;以采集于2002 年度广东省三大稻作区的141 个稻瘟病菌株为供试菌株;对广东省稻瘟病菌群体的交配型及育性结构,以及两对标准菌株的鉴别能力进行了分析。在育性方面,广东群体的可育性菌株平均频率为85.9%。其中,粤北稻作区的最高,为97.7%,粤南稻作区的次之,为85.5%,粤中稻作区的最低,为74.2%。由此说明,稻作区之间存在一定的差异。就生长季节而言,早季的可育性菌株频率为82.8%,晚季的为89.6%,两者的差异不大。在交配型结构方面,广东群体以MAT1-2 型菌株占绝对优势,占全部可育性菌株的98.3%。还有,在菌株的性别方面,广东群体的可育性菌株皆为雄性,而没有雌性和两性菌株。另一方面,在广东群体中,A 组标准菌株的交配型检出率为86.5%,而B 组标准菌株的交配型检出率仅为4.3%。由此说明, A组标准菌株的交配型鉴别能力远比B 组标准菌株的强。这些结果提示,在进行交配型测定时,标准菌株的遗传背景和配合能力是应该考虑的重要因素。

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。

稻瘟病抗病基因Pi15的精细定位(英文)

稻瘟病抗病基因Pi15曾被作者鉴定为与已知抗病基因Pii具有连锁关系,但是,Pii基因究竟位于染色体6还是9上存在争议。为了确定Pi15基因的染色体位置,利用分子标记在由15个抗病个体和141个感病个体组成的F_2群体中,通过混合群体分离法(BSA)与隐性群体分析法(RCA)相结合的手段,对目标基因进行了连锁分析。首先,从染色体6和9分别选择10个微卫星标记进行了分析,结果表明,只有位于染色体9的RM316与目标基因连锁,重组率为(19.1±3.7)％。为了进一步确定这种连锁关系,从染色体9选择了4个序列标定位点(STS)标记进行分析,结果表明,只有G103与目标基因连锁,重组率为(5.7±2.1)％。为了获得与目标基因更加紧密连锁的分子标记,对目标基囚进行了RAPD分析。在筛选、分析了1000个随机引物之后,从中获得了3个目标基因紧密连锁的分子标记BAPi15_(486)、BAPi15_(782)、BAPi15_(844)。它们与目标基因的重组率分别为0.35％、0.35％和1.1％。这些紧密连锁的分子标记可作为分子标记辅助基因聚合和克隆的出发点。

利用RAPD分子标记定位2个水稻稻瘟病菌非致病性基因

选择日本鉴别品种新 2号和K5 9,对源于云南省的水稻稻瘟病菌可育性菌株CHL12 4(MAT1 1)和CHL12 5 (MAT1 2 )及其杂交后代 72个子囊菌株的非致病性 (无毒性 )进行了遗传分析。结果表明 ,菌株CHL12 4对新 2号 (含有效抗性基因Pish)和K5 9(Pit)的非致病性分别由非致病性基因Avr2 Pish和Avr2 Pit控制。通过对这 2个基因控制的非致病性反应进行列联卡方测验 ,显示这 2个基因连锁在一起 ,重组率为 2 6 .8%。进一步利用分离群体分析法 ,对这 2个基因进行了RAPD (随机扩增多态性DNA)分析。结果发现 ,2个RAPD标记OPW 0 6 64 5和OPW 1364 5与非致病性基因Avr2 Pish连锁 ,它们的重组率分别为 2 7.8%和 2 6 .5 %;另 1个RAPD标记OPR11517则与非致病性基因Avr2 Pit连锁 ,重组率为 2 3.5 %。

稻瘟病新隐性抗病基因pi55(t)的遗传及定位

粤晶丝苗2号是广东省优质稻主栽品种和省区试对照品种,具有高度的稻瘟病抗性.用中国不同地区297个稻瘟病菌株进行抗谱分析,粤晶丝苗2号对广东、四川、辽宁和黑龙江稻瘟病菌群体的抗性频率均达到100%,其抗谱较主要抗源品种三黄占和28占更广.利用不同的菌株,对粤晶丝苗2号/露明的F2群体和F4株系进行抗性分离分析,结果表明,该品种的稻瘟病抗性由显、隐性的多基因控制.通过基于F4单基因分离株系的BSA分析,分别在染色体2,6,8和12上筛选到了与其抗病基因连锁的候选标记.通过基于基因组位置已知的分子标记的连锁分析,将其中的隐性基因定位于染色体8约1.9cM/152kb的区域内.由于该区域内尚未有主效抗病基因的存在,因此,该基因是新的隐性抗病基因,被命名为pi55(t).通过对该区域内候选基因的注释,发现其中编码LRR蛋白的Os08g40090和编码重金属结合域蛋白的Os08g40130可能是其最佳的候选基因.

稻瘟病抗病基因Pia的抗性分析及精细定位

稻瘟病是水稻最主要的病害之一.持久抗性品种可以通过聚合不同类型的抗病基因而获得.利用中国10个地区的稻瘟病群体对日本鉴别品种(爱知旭)所持的抗病基因Pia进行了抗谱分析.该基因除了在江苏群体中表现为强效抗性之外,在其他群体中均表现为弱效抗性.利用爱知旭/Kasalath的F2作图群体,通过重组体筛选、精细定位以及共分离分析,将Pia位点界定于约90kb的物理区段内.利用日本晴的参考序列,在该区段内预测出具有抗病基因保守结构的4个侯选基因(Pia-1～Pia-4);相应开发出4个CRG(candidate resistance gene)标记(A17,A25,A26和A27)并进行了共分离分析.结果表明,前3个标记都与Pia位点完全共分离,而来源于Pia-4的A27为抗病亲本缺失的显性标记,且该标记位点与Pia及其侧翼标记位点不连锁.由此推断,包含Pia-4的区域并不在Pia位点,因而可以将其排除.利用上述3个共分离的标记,对日本、中国和IRRI(国际水稻所)开发的3套鉴别品种进行了抗病基因型与分子标记基因型的相关分析.结果表明,Pia-3为最可能的候选基因.本研究为下一步克隆该基因并了解其在稻瘟病抗性中的基础作用提供了依据.

稻瘟病菌新无毒基因AvrPi7的遗传及物理作图

稻瘟病是目前最具毁灭性的作物病害之一.本研究通过由田间菌株CHL346和CHL42杂交得到的189个子囊孢子菌株构建的分离群体,在亲本菌株CHL346中鉴定到了与水稻稻瘟病抗性基因Pi7对应的无毒基因AvrPi7.为了确定AvrPi7位点的染色体位置,本研究开发了一套基于稻瘟病菌测序菌株70-15全基因组序列的121个微卫星(simple sequence repeat,SSR)标记.利用这些SSR标记对AvrPi7位点进行了连锁分析.结果表明,位于第1染色体的8个SSR标记与该无毒基因连锁,其中2个最近的侧翼标记MS1-9和MS1-15分别距离AvrPi7位点3.2和16.4cM.为了进一步完成该位点的精细作图,在MS1-9和MS1-15的侧翼区域进一步开发了8个SSR标记和3个候选无毒基因(candidate avirulence gene,CAG)标记.通过对这些标记的连锁分析,AvrPi7位点被界定于标记MS1-21和MS1-22之间1.6cM的区域内,并与标记CAG2共分离.为了构建该无毒位点的物理图谱,通过生物信息学分析(bioinformation analysis,BIA),将与该基因连锁的分子标记分别着陆于参考菌株70-15的超重叠群(supcontig)上.AvrPi7位点最终被界定在标记MS1-21和MS1-22之间的75kb区段内.本研究的结果对于进一步了解真菌中普遍存在的重组不平衡和部分二倍体等现象,以及对该基因进行克隆及其功能研究具有重要意义.