水稻稻瘟病抗病基因研究进展
2019年第2期27
水稻稻瘟病抗病基因研究进展
江一博，葛馨木，浦彻，黄巧丽，林雪松
(浙江省奉化中学315000)
1前言
水稻，作为我国长江流域种植历史最悠久的粮 食作物，在其生长过程中，常常会因病虫害问题而 减产。其中最主要的三大病害分别是稻瘟病、纹枯 病和稻白叶枯病。稻瘟病是由稻瘟病真菌引起的，是该作物最严重的病害之一。它的严重性可从以下 3个方面来看。首先，其地理分布广泛，稻瘟病在 世界所有水稻种植区都有发生；其次，本病以叶 部、节部发生为多，发生后可造成不同程度减产，尤其穗颈瘟或节瘟发生早而重，可造成白穗以致绝 产；最后，控制稻瘟病要用到大量的杀菌剂，这样 一方面在水稻生产中产生额外的成本，另一方面会 对环境造成污染，同时长期使用会产生抗药性。据 农业部2014年统计我国水稻区稻瘟病发生58000km2，我国从1980年到1990年，用杀菌剂处理 防稻瘟病面积从24000km2增加到8900(_)km2。使用农 药在一定程度下可以减轻病虫害，但是会造成环境 污染，长期使用会使病虫的抗药性增强，降低农药 的效果。同时农药的残留会通过食物链逐级积累和 浓缩，污染地球上的所有生物，严重危害人类健康。因此，尽管存在有效的杀菌剂，从长远的利益出发，选育抗稻瘟病新品种是防除该病的最好途径。
2 水稻稻癌?病的分类及发病症状
水稻上由各种真菌、细菌、病毒或线虫引起的 多达70种不同疾病。其中，稻瘟病是真菌引起的最 具危害性的病害，病菌小种变异快，广泛分布于稻 田，造成引起该病防治困难。稻瘟病在整个水稻生 育期都会发生，根据受害时期和部位的不同，可分 为苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟和谷粒瘟等，其中以穗颈瘟对产量影响最大。苗瘟发生于三叶前，由种 子带菌所致，病苗基部灰黑，上部变褐，卷缩而 死，湿度较大时病部产生大量灰黑色霉层，即病原 菌分生孢子梗和分生孢子；叶瘟在整个生育期都能 发生。分蘖至拔节期为害较重。秧苗发病后变成黄 褐色而枯死，不形成明显病斑，潮湿时，可长出青 灰色霉；稻瘟病在我国南、北方稻区都有不同程度 发生，流行年份一般减产10%~20%，严重的减产达 40%~50%，在水稻秧苗期和分蘖期发病，可使叶片 大量枯死，严重时全田呈火烧状，有些稻株虽不枯 死，但抽出的新叶不易伸长，植株萎缩不抽穗或抽 出短小的穗，孕穗抽穗期发病、节瘟、穗颈瘟严重 发生，可造成大量白穗或半白穗，损失极大。
3抗病育种方法的发展趋势
传统的育种方法为发挥杂种优势，将两个或多 个性状互补遗传上具有差异的水稻品种进行杂交，在子代中连续选择出符合育种要求的品系，或将有 明显优势的第一代杂交品种直接用于种植。这种方 法在过去的几十年里，显著地增加了水稻的产量。但是，此育种方式育种周期较长，水稻的品质受微 效多基因、水肥条件和气候环境以及基因的作用机 制等因素的影响。因此，水稻的育种途径将从常规 的杂交育种转向分子设计育种，用基因编辑技术, 转基因技术育种，分子标记辅助育种，可以极大地 缩短育种周期，目的性更强，而且可以不受环境的 影响。利用基因编辑技术，体细胞杂交等方法，将 不同的抗病基因转人遗传背景较好的水稻材料中，可以得到更持久，更高抗性水平和抗谱更宽的新种 质。
_宁波市科技新苗计划资助，宁波市重大科技项目（2016C11017)资助。
浅谈我国转基因水稻的研究(一)
浅谈我国转基因水稻的研究(一) 论文关键词]水稻转基因论文摘要]稻转基因研究是国内外植物分子遗传学研究的热点之一。目前，水稻转基因研究在我国已取得显著进展。详细介绍转基因技术，并阐明我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展， 水稻是我国的重要经济作物和粮食作物。水稻分布极其广泛，由于生态环境的复杂性和所处地理环境的影响，水稻在漫长的进化过程中，形成了极其丰富的遗传多样性，染色体组型和数目复杂多样，成为研究稻种起源、演化和分化必不可少的材料。 植物转基因技术是利用遗传工程手段有目的地将外源基因或DNA构建，并导入植物基因组中，通过外源基因的直接表达，或者通过对内源基因表达的调控，甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达，使植物获得新性状的一种品种改良技术。它是基因工程、细胞工程与育种技术的有机结合而产生的一种全新的育种技术体系。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的各种抗性或抗性相关基因转入水稻，进一步拓宽了水稻抗病基因源，为抗病育种提供了一条新途径。 一、国内外的转基因技术 转基因技术自20世纪70年代诞生以来，已经取得迅速的发展。到目前为止，中国已经是全球第4大转基因技术应用国。 转基因生物技术的应用，大多分布在抗虫基因工程、抗病基因工程、抗逆基因工程、品质基因工程、品质改良基因工程、控制发育的基因工程等领域。中国是继美国之后育成转基因抗虫棉的第二个国家。现在河北省与美国孟山都合作育成33B抗虫棉（高抗棉铃虫、抗枯萎病、耐黄萎病）。由中国农科院生物中心、江苏省农科院导入Bt基因，由安徽省种子公司，安徽省东至县棉种场共同选育的抗虫棉“国抗1号”在安徽省已通过审定。国际水稻所将抗虫基因导入水稻，育成抗二化螟、纵卷叶螟的转基因水稻。中国农科院、中国农业大学、中国科学院、河南农科院等许多科研单位和高校将几丁质酶和葡聚糖酶双价基因导入小麦育成抗病转基因小麦、转基因烟草、转基因水稻等等。英国爱丁堡大学将水母发光基因导入烟草、芹菜、马铃薯等作物，获得发光作物，驱赶害虫。 至于油菜方面利用转基因工程培育雄性不育系及其恢复系的研究，亦取得了突破性的进展。比利时为了提高菜饼粗蛋白质的含量，将一种草控制的蛋白质基因转移到油菜上来，选出高蛋白质含量的转基因油菜品种。瑞典Svalow-Weibull等公司利用基因工程技术将外源基因导入甘蓝型油菜，培育成抗除草剂油菜新品种；比利时PGS公司采用基因工程手段创造出新的油菜授粉系统；法国应用原生质体融合技术将萝卜不育细胞质的恢复基因引入甘蓝型油菜，充分利用萝卜不育细胞质不育彻底的特性，实现了萝卜不育细胞质的三系配套，对推动全球杂交油菜育种具有革命性的影响。 二、我国转基因技术在水稻上的应用及研究进展 我国是农业超级国，因此，中国人吃饭问题的关键是水稻问题（高产和抗性问题），而水稻问题的核心便是转基因技术在水稻中的成功应用。 近年来，植物抗病毒基因工程的技术路线已趋向成熟，国内外相继开展了水稻东格鲁病、条纹叶枯病、黄矮病、矮缩病等8种病毒病的转基因育种研究，将各病原病毒的外壳蛋白基因、复制酶基因、编码结构或非结构蛋白基因干扰素CDNA等分别导入水稻，获得了抗不同病毒病的转基因株系或植株。在我国，转基因技术在水稻中的应用已经取得了惊人的成果。（一）转基因技术在提高水稻植株的抗Basra除草剂的成果 王才林等利用花粉管通道法将抗Basta除草剂的bar基因导入水稻品系“E32”，获得转基因植株。抗性鉴定表明，转基因植株能充分表达对Basta除草剂的抗性；通过对转基因植株后代PCR分析，证实bar基因已整合到受体植株的基因组中，遗传分析表明，bar基因能在有性生殖过程中传递给后代，并在T代开始分离出抗性一致的稳定株系。段俊等利用转基因技术，
稻瘟病发生的案例分析
序号：20130303310171 闫俊杰 一、案例主题或名称：2015湖南绥宁县稻瘟病发生的案例分析 二、案列细节： 2015湖南绥宁县稻瘟病发生，其全县各地都有不同程度发病，不管是高海拔还是低海拔、往年稻瘟病重发区还是轻发区都有表现。初步统计，成灾(损失率在30%以上)面积达到1000亩左右，其中杂交水稻制种600余亩。损失70%以上约600亩，如竹舟江乡的彭家村、鸡子头村，河口乡的四家团村，长铺乡的槽子山村、拓丘田村，瓦屋塘乡的白家坊村，唐家坊镇的宝善村，武阳镇的双鸣村、三房村、大溪村等地发生较严重。 稻瘟病又称稻热病，是世界性病害，广泛分布世界各水稻种植区。其发病程度因品种、栽培管理技术以及气象条件不同而有差别，一般减产10～20%，严重地块减产40～50%以上，分蘖期发病严重时，成片枯死，有的植株虽不枯死，但新叶不易伸展，稻株生长缓慢，不能抽穗或抽出短小的穗。在抽穗期穗颈瘟严重发生时，可形成大量的白穗，不能结实或形成瘪粒。 稻瘟病在水稻整个生长期中都可发生，根据病菌侵入时期和侵入部位不同，将稻瘟病分为苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟和谷粒瘟，此次发生的主要是叶瘟和穗颈瘟。 （一）病害症状： 1、叶瘟：水稻从分蘖到抽穗期，叶片受病菌侵染后产生形状、大小和色泽各不相同的病斑，病斑常随水稻品种的抗病性、叶龄和气象条件而有所不同，分四种类型： ①慢性型：这是在田间最为常见的病斑。病斑初期为暗绿色的侵入点，很快逐渐扩大形成梭形病斑，病斑可清晰分为三部分，中央为灰白色，边缘为褐色，最外围有一圈黄色晕圈。病斑两端有向叶脉延伸的褐色坏死线，在湿度大时，病斑上产生灰色霉状物。 ②急性型：在适宜发病的条件下，如氮肥施用过多，或在感病品种的叶片上常产生椭圆形、圆形的水渍状病斑。病斑呈暗绿色，其上密生灰色霉层，这种病斑出现的多，常是叶瘟病流行的预兆。 ③白点型：在感病品种的嫩叶发生病原菌侵入后，遇干燥的气象条件时，在
水稻稻瘟病病菌研究进展_任鄄胜
第15卷第1期2008年1月 现代农业科学M ode rn A g ricu ltura l Sc i ences V o.l 15N o .1 Jan .,2008 文章编号:1005-4650(2008)01-0019-05 水稻稻瘟病病菌研究进展 任鄄胜 1,2,3 ,肖陪村2,3,陈 勇2,3,黄 湘 2,3 ,王玉平1,李仕贵 1 (1.四川农业大学水稻所,成都611130;2.内江农业科学研究所,四川内江641000; 3.内江杂交水稻科技开发中心,四川内江641000) 摘要:稻瘟病菌(Phy ricularia grisea (Cooke)Sacc .)是全球水稻产区最为流行、最具有破坏性的病原体,也是研究病原菌和寄主互作的主要模式病原菌。世界各国科学家对稻瘟病菌全面系统地进行了研究。就稻瘟病菌致病性分化、致病性和遗传宗谱的关系、稻瘟病菌功能基因和基因组的研究进行了归纳论述。 关键词:稻瘟病菌;致病性;生理小种;遗传宗谱;功能基因;基因组中图分类号:S511;S435.111.4+1 文献标识码:A The R esearch Progress on R ice B l ast Fungus REN J uan -sheng 1,2,3,X I AO P e-i cun 2,3,CHEN Y ong 2,3,HUANG X iang 2,3,W ANG Y u -pi ng 1,L I Sh-i gu i 1, (1.R ice Res earch Instit u te of S i chuan Agricultura lU n i vers it y ,C hendu 611130,Ch i na ;2.Agri cu lt u ral S ci ence Res earch Instit u t e of Neiji ang ,Neijiang ,S ichuan 641000,C hina ;3.N eiji ang hybri d iz ati on R ice Technol ogy D evelopm ent C enters ,Neiji ang ,S ichuan 641000,C hina) Abstrac t :M agnapor t he grisea i s the m ost ep i de m i c and destructi ve pa t hogen of r i ce w or l d w i de.And it is also the pr i ncipa lm ode l o rganis m for research on i nteracti on bet w een f unga l pathogen and host p l ants .Sc i entists a t ho m e and abroad have round l y done re -search i nto rice b l ast fungus .It is rev ie w ed and su mm ar i zed the research progress on v iru lence spec i a li za ti on o f rice blast f ungus ,viru -lence ,relationshi p bet w een pathogenicity and genetic li neage ,f unctional gene and the geno m e of t he r i ce blast fungus . K ey word s :M agnap orthe gr isea ;pathog en i c ity ;physio l og ic race ;genetic li neag e ;f unc ti ona l gene ;genom e 收稿日期:2007-12-18 作者简介:任鄄胜,男,1978年生,山东鄄城人,助理研究员,在读博士生,研究方向:稻瘟病及其抗性遗传育种。E-m ai:l rjs heng @163.co m 通讯作者:李仕贵 水稻作为世界上最重要的粮食作物,世界上超过半数的人口以此为主食;同时,水稻也是我国粮食安全和农业可持续发展的重要战略资源。为适应全球人口的增长,国际水稻研究所估计到2020年水稻产量要在目前基础上再增加三分之一[1]。水稻稻瘟病是我国稻区和世界其它稻区最为严重的病害之一。稻瘟病发生历史悠久,分布广泛,危害严重,流行年份可减产10%~20%,严重时可减产40%~50%,甚至绝收。据测算,每年由稻瘟病造成的水稻损失产量足以养活6000多万人[2]。水稻稻瘟病是由真菌Phyric u l aria gr isea (Cooke )Sacc .引起的,被称为灰梨孢=Pyr icul ar i a oryae Cav .或称稻梨孢,属半知菌亚门真菌。有性态为M agna -p ort he gr isea (H ebert)Barrnov .,属子囊菌亚门真菌,自然条件下尚未发现。水稻稻瘟病菌的生活史如图1所示。该病菌不仅侵染水稻,还能侵染小麦、大麦和粟等农作物,甚至侵染植物的根部[3,4]。基于水稻作为农作物的重要地位和稻瘟病菌对水稻危害的严重性,人们对稻瘟病菌进行了深入系统的研究。本文对前人和近几年来稻瘟病研究的情况加以综 述, 并对其研究存在的问题和进一步研究方向进行了讨论。 图1 M agnzporthe grisea 的生活史F rom:D ean e t a.l N ature ,434:980~986 1 致病性分化 1.1 鉴别品种 早在1637年明代科学家宋应星在5天工开物6中记载了稻瘟病的发生,将稻瘟病称之为/发炎火0。到1922年日
转基因作物的研究进展
生物与环境工程学院课程论文 转基因作物的研究进展 学生姓名：魏斌聪 学号：200806016139 专业/班级：生物工程081班 课程名称：生物工程原理 指导教师：陈蔚青教授 浙江树人大学生物与环境工程学院 2011年5月
转基因作物的研究进展 魏斌聪 （浙江树人大学生物与环境工程学院生工081班浙江杭州310015） 摘要：人们将所需要的外源基因(如高产、抗病虫害优质基因) 定向导入作物细胞中, 使其在新的作物中稳定遗传和表现,产生转基因作物新品种, 是大幅度提高作物产量的一项新技术。本文先描述了转基因作物的发展进程，对其基因问题的研究作了讨论，并列出转基因作物目前存在的主要问题并作分析，最后对此项技术作出展望。 关键词：转基因作物；DNA技术；基因导入；安全性 前言 转基因植物（transgenic plant），是指基因工程中运用DNA 技术将外源基因整合于受体植物基因组、改变其遗传组成后产生的植物及其后代。转基因植物的研究主要在于改进植物的品质，改变生长周期等提高其经济价值或实用价值。[ 1 ]其主要范围是在作物方面，如可食用的大豆、玉米等，或者可投入生产的棉花等作物。 从表面上看来，转基因作物同普通植物似乎没有任何区别，它只是多了能使它产生额外特性的基因。从1983年以来，生物学家已经知道怎样将外来基因移植到某种植物的脱氧核糖核酸中去，以便使它具有某种新的特性：抗除莠剂的特性，抗植物病毒的特性，抗某种害虫的特性。[ 2 ]这个基因可以来自于任何一种生命体：细菌、病毒、昆虫等。这样，通过生物工程技术，人们可以给某种作物注入一种靠杂交方式根本无法获得的特性，这是人类9000年作物栽培史上的一场空前革命。[ 3 ] 1 转基因作物的发展进程 转基因作物的研究最早始于20世纪80年代初期。1983年，全球第一例转基因烟草在美国问世。1986年，首批转基因抗虫和抗除草剂棉花进入田间试验。1996年，美国最早开始商业化生产和销售转基因作物(包括大豆、玉米、油菜、
水稻稻瘟病绿色防治技术方案
水稻稻瘟病绿色防治及航化技术方案 一、农业措施 在培育旱育壮苗的基础上，做好水稻稻瘟病的综合防治工作。 1、科学灌溉 水稻进入分蘖期以后，采用浅湿灌溉技术，严格控制水层深度，严防深水淹灌，及时晾田通气，促进根系发育，严防早衰，晾田次数不少于3次，提高水稻抗病性及抗逆性，减少病害发生。 2、科学施肥 水稻蘖肥要早施，严防穗肥施用过迟，后期植株中游离氮素过多，不利于植株抗病，要做到氮、磷、钾合理搭配，N：P：K=2：1：1.2～1.5，减少氮肥用量，增加钾肥、硅肥用量，扩大机械施肥面积，提高施肥均匀度，增加叶片和茎杆角质化、硅质化程度，增强水稻抗病性。 3、合理密植 在保证田间基本苗数的基础上，要按照水稻生育叶龄进程调控水稻长势，严防封行过早，田间郁闭，湿度加大，降低水稻抗病性。 4、清除杂草 及时清除稻田、池埂和附近荒地中的杂草，以及池埂上
的渣碎残茬等，提高田间通透性，减少病原菌来源，减少病害发生。 5、健身防病 要做好水稻健身防病工作，营养生长期叶面追肥以含氮叶肥促进营养生长为主；生殖生长期以磷、钾、硅肥为主，促进水稻早熟为主。严防抽穗后使用含氮量大的微肥，提倡使用叶面硅肥、硼肥、镁肥等微肥。 6、缓解药害 旱改水的稻田在施用蘖肥的同时，要追施2公斤/亩生物肥以加快缓解农药残留药害，促进水稻生长发育。 二、药剂防治 根据当地稻瘟病的发生和防治预报，选择具有保护及治疗作用较强的新型药剂进行预防和防治，同时要注意药剂合理混用及合理轮换使用。推荐的防治稻瘟病的主要配方是： 1、防病配方 ①20%好米多悬浮剂100毫升/亩或35%三环唑悬浮剂50毫升/亩或40%三环唑悬浮剂40～50毫升/亩。 ②40%稻瘟灵乳油100毫升/亩。 ③25%咪鲜胺乳油100毫升/亩或45%咪鲜胺乳油50毫升/亩。 ④2%加收米水剂80毫升+25%咪鲜胺乳油60～80毫升/亩。
水稻稻瘟病抗病性育种研究进展
植花生积极性，保证花生质量。 3.3健全良种繁育体系，加速品种更新换代 要建立优质花生出口基地，就必须有符合外贸要求的优良品种。目前，濮阳市种植的花生品种，由于种植时间较长，存在品种混杂退化，产量不高的问题。近年来濮阳市农科院先后培育出濮科花1号、濮科花2号、濮科花3号、濮科花5号、濮花9519等花生新品种，对这些新品种，要加速繁育推广，尽快完成品种的更新换代。有条件的可以实行一村一种，推广区域化种植，以保证品种的优良性状。 3.4以市场为导向，以企业为龙头，推动花生产业化进程和可持续发展 农业产业化，市场是产业化链中关键的一环。因此，必须认真研究市场，积极培育和开拓市场，着力开发与之相适应的花生产品，以此拓宽花生的消费渠道。濮阳市目前花生加工环节极为薄弱，在产、加、销龙头企业中，应重点扶持加工龙头企业，由产后的加工业发展，牵动花生产业的全面发展。 参考文献 [1]万书波,等.花生学报,2008（10）：5-10. [2]禹山林,等.花生科技,1999（12）：23-26. [3]吴继华,等.优质花生无公害高效栽培技术[M].中原农民出版社，2007. 由稻瘟菌（Magnaporthe grisea）引起的稻瘟病是全球性的毁灭性水稻病害之一，常导致病发区水稻产量损失重大，是阻碍水稻高产、稳产的主要因素之一[1]。全球每年因稻瘟病造成的水稻产量损失达11% ~30%[2]，我国稻瘟病的年发生面积均在380万hm2以上，所造成的稻谷损失达数亿千克[3]，给粮食安全带来隐患。稻瘟病的化学防治成本高、污染严重，而利用遗传抗性、选育和利用抗病品种是最有效、最经济、最利于环境保护的防治策略[4]，因此，开展稻瘟病抗性遗传和育种研究具有十分重要的意义。但由于稻瘟病菌小种的遗传复杂性及易变性，推广品种稻瘟病抗性周期短已经成为水稻生产的主要障碍之一[5]。2011年，广东省植保总站从全省35个县（市区）采集稻瘟病样本464份，利用7个中国鉴别的品种和9个单基因鉴别品种对菌株进行小种鉴定，结果显示：广东省多年的主栽抗病品种如天优998、培杂泰丰、博优998等在稻瘟病生理小种监测结果中显示在多个地区存在极高的感瘟风险，被认定为高抗品种的五山油占、粤晶丝苗2号在曲江、龙川、雷州等多个地方种植存在一定的风险[6]，这对粮食生产安全提出了严峻的考验。因此，延长品种的抗病周期，普遍提高栽培品种的抗性水平是当务之急。而挖掘新的抗病基因资源，并将多个基因聚合到一个水稻品种中，培育新的广谱抗性的水稻品种是获得持久抗性的关键。文章就稻瘟病的抗病种质资源的挖掘，稻瘟病抗性基因的定位与克隆以及分子标记辅助选择 水稻稻瘟病抗病性育种研究进展 赵二生玉洪昊张波 （广东天弘种业有限公司湛江524006)） 摘要：如何提高水稻稻瘟病抗性和延长抗病周期一直是育种家研究的热点，基于分子标记辅助选择育种基础上的多个抗病基因聚合育种是解决这一问题最有效的途径。文章就稻瘟病的抗病种质资源的挖掘、稻瘟病抗性基因的定位与克隆以及分子标记辅助选择在抗性育种中的应用等方面进行综述，同时结合育种工作的实际情况，对稻瘟病抗性育种研究进展进行展望。 关键词：稻瘟病；持久抗性；分子标记辅助选择；聚合育种 作者简介：赵二生（1985－），男，本科，从事水稻育种工作。E－mail：hnnydxzes@https://www.wendangku.net/doc/7014109369.html, 18 --
水稻特特普持久抗稻瘟病机制的研究
水稻特特普持久抗稻瘟病机制的研究 水稻稻瘟病是最严重的水稻病害之一,稻瘟病是一种由真菌Magnaporthe oryzae引起的水稻病害,严重影响水稻产量,每年可导致水稻减产约30%。为了减少农业损失,研究水稻与稻瘟病菌之间的相互作用已成为急需解决的问题。 因此越来越多的科学家开始研究水稻与稻瘟病之间相互作用的机制,稻瘟病已经成为研究植物与真菌之间相互作用的一种模式菌种。至今,培育广谱、持久稻瘟病抗性的水稻品种是防治稻瘟病菌最有效的方法之一。 特特普是一种具有持久稻瘟病抗性的高抗水稻品种。首先我们完成了特特普的全基因组测序,预测出37054个基因,包含455个核苷酸结合位点和富亮氨酸重复蛋白的基因(NBS-LRR类型基因,简称NLR基因)。 我们在特特普品种中利用高通量克隆方法成功克隆了 219个NLR基因,分别转基因至两个感病品种TP309和Shin2中,并用12个不同的稻瘟病菌株进行鉴定。研究表明,其中90个克隆的NLR基因能够对抗至少1种稻瘟病菌株,并且每一个稻瘟病菌株都能够被很多个NLR基因识别,然而有很少的NLR基因能够对抗6种以及以上的稻瘟病菌株,表明特特普NLR基因表现出比较高的抗性冗余现象,同 时特特普广谱、持久抗性可能需要多个NLR基因共同作用。 为了验证NLR基因是否存在互作,本研究从最简单的两个基因,即成对NLR 基因入手,提出了一种快速鉴定成对NLR抗性基因的方法,其中每个基因都作为 独立的个体行使不同功能,只有当两个NLR基因同时存在时才能引起植株的免疫反应。我们分别在特特普和日本晴、明恢63、R498其他三种基因组中发现大于20%的NLR基因都是成对基因,在特特普基因组成功鉴定出43对成对NLR基因, 在日本晴基因组成功鉴定出47对成对NLR基因。
水稻稻瘟病发生原因及绿色防控措施
水稻稻瘟病 稻瘟病在水稻个生育期和各个部位均有发生。根据发病时期和发病部位的不同可分为苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟、枝梗瘟、谷粒瘟等，其中以叶瘟、穗颈瘟最为常见，危害较大。叶瘟严重时，全田呈火烧状，新叶不易伸长，植株矮缩，不能正常抽穗，抽穗期穗瘟发生严重时，导致大量白穗或瘪粒。 水稻稻瘟病是由真菌引起的水稻重要病害，只要条件适宜，易流行成灾。稻瘟病在黑龙江省每年都有不同程度的发生，近10年平均每年发生面积超过500万亩，大发生年份达到1000万亩以上，严重威胁着水稻的稳产与高产。为大力发展高产、高效、优质农业，黑龙江省提出进一步优化种植结构，充分发挥水稻品质好、需求大、效益高的优势，要求加大“旱改水”力度，力争到2013年实现5000万亩水稻种植目标。因此，有效控制稻瘟病的发生，对提高水稻产量，保障粮食生产安全具有重要意义。黑龙江省在粮食生产上提出“打绿色牌，走特色路”的发展战略，因此在水稻稻瘟病的防控上，我们提倡应以绿色防控为主。绿色防控是以促进农作物安全生产、减少化学农药使用量为目标，采取生态控制、生物防治、物理防治等环境友好型措施来控制有害生物的行为，是发展现代农业、建设“资源节约、环境友好”两型农业，促进农业生产安全、农产品质量安全、农业生态安全和农业贸易安全的有效途径[1]。了解稻瘟病的发病规律及流行条件是进行绿色防控的基础。 1稻瘟病发病条件 1.1菌源 菌源是发病的基础，稻瘟病菌以菌丝体和分生孢子附着在病稻草和病稻谷上越冬，病稻草和病稻谷是翌年病害初次侵染的主要病菌来源[2]。在干燥条件下，分生孢子可存活半年至一年，菌丝在病组织中可成活一年以上。第二年产生分生孢子借风雨传播到稻株上，遇适宜的温、湿度很快萌发，直接穿透表皮侵入。条件合适时，病菌从侵入到产生病斑只需4天时间。病斑会产生大量分生孢子，形成新的侵染源，借风雨等进行重复侵染，一次重复侵染大约需要5天-10天[3]。因此菌源量越大，病害越易流行。 1.2品种 水稻品种间抗病性差异明显，一般籼稻强于粳稻，杂交稻强于常规稻，耐肥力强的品种抗病性也强。而同一品种的不同生育期抗病性也不同，秧苗4叶期、分蘖盛期和抽穗初期最易感病。另外，同一器官或组织在组织幼嫩期易感病。 1.3气候 气候条件与稻瘟病发生的轻重有密切关系，温度、湿度、降雨、雾露、光照等对稻瘟病菌的繁殖和稻株的抗病性都有很大影响。当气温在24—28℃，相对湿度在90％以上，稻株体表有6小时-10小时水膜时，最易发病。如孕穗末期到抽穗时期多雨、寡照、湿度大，夜间最低气温降到18℃以下，并持续5天-7天，穗颈瘟极易发生。 2稻瘟病流行因素 2.1菌源充足 由于春季或秋季整地耕层较浅，或不整地，且每年都有该病发生，使得田间菌源大量累积，为下一年稻瘟病的发生提供了大量的菌源。加之，近年来农村青壮年劳动力大量向非农产业转移，从事农业生产的农民老龄化、妇女化、低文化现象日趋严重，田间管理粗放，稻草处理不及时或随处堆放，增大了稻瘟病病源基数。
水稻广谱抗稻瘟病基因研究进展
生命科学 Chinese Bulletin of Life Sciences 第19卷 第2期2007年4月 Vol. 19, No. 2Apr., 2007 收稿日期：2006-11-27；修回日期：2007-01-18 基金项目：国家重点基础发展研究计划(2006CB101904)；国家自然科学基金(30571063, 30470990)；湖南省杰出青年基金(06J J 10006)；湖南省教育厅青年项目(05B 028)；湖南农业大学“芙蓉学者”奖励计划；湖南农业大学人才基金(03WD04) 作者简介：吴 俊(1984－)，男，硕士研究生；刘雄伦(1968－)，男，博士，副研究员，硕士生导师，*通讯作者，E-mail: xionglun@https://www.wendangku.net/doc/7014109369.html, ；王国梁(1961－)，男，博士，教授，博士生导师，*通讯作者，E-mail: wang620@https://www.wendangku.net/doc/7014109369.html, 文章编号 ：1004-0374(2007)02-0233-06 水稻广谱抗稻瘟病基因研究进展 吴 俊1,2，刘雄伦1,2*，戴良英2,3，王国梁1,2,4* (1 湖南农业大学农学院，长沙 410128；2 湖南农业大学水稻基因组学实验室，长沙 410128； 3 湖南农业大学生物安全科技学院，长沙 410128； 4 美国俄亥俄州立大学植物病理学系，哥伦布 俄亥俄 43210) 摘 要： 稻瘟病是水稻生产中的最严重病害之一，由于稻瘟菌小种的高度变异性，垂直抗性基因难以持 续控制稻瘟病的危害，因此，克隆和利用广谱持久抗瘟基因被认为是解决稻瘟病问题最经济有效的策略。本文从广谱抗源的筛选与利用，广谱抗瘟基因的定位、克隆与应用等方面对水稻广谱抗稻瘟病基因研究取得的进展进行了概述，并介绍了广谱抗性分子机理的最新研究进展。基于国内外稻瘟病抗性基因研究的现状及趋势，以及我国丰富的抗瘟水稻种质资源，克隆越来越多的广谱抗瘟基因具有重要的理论与应用价值。 关键词： 水稻；稻瘟病菌；广谱抗性基因；分子机制中图分类号：S511; S435.111.41; Q943.2 文献标识码：A Advances on the identification and characterization of broad-spectrum blast resistance genes in rice WU Jun 1,2, LIU Xionglun 1,2*, DAI Liangying 2,3, WANG Guoliang 1,2,4* (1 College of Agronomy, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 2 Rice Genomics Lab of Hunan Agricul-tural University, Changsha 410128, China; 3 College of Bio-Safety Science and Technology, Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 4 Department of Plant Pathology, Ohio State University, Columbus Ohio 43210, USA) Abstract: Rice blast, caused by the fungus Magnaporthe grisea , is one of the most devastating diseases in rice production. Because of high strain diversity, the resistance of most rice cultivars is relatively short. Therefore,identification and utilization of broad-spectrum resistance genes in rice breeding has been considered as the most effective and economical strategy to control this disease. By far, about forty blast resistance genes have been identified, but only eight of them confer broad-spectrum resistance, and were mapped or cloned successfully.Pi9, Pi2 and Piz-t were cloned using a map-based cloning strategy or PCR-based homology cloning method. All of them encode highly homologous NBS-LRR proteins and are a member of a multi-gene family. The cloned genes provide valuable insights into the molecular basis of the broad-spectrum resistance and the evolutionary mechanisms of different blast resistance gene clusters in rice. Because of the rich rice genetic resources of blast resistance in China, identification and utilization of the broad-spectrum blast resistance genes will play an important role in stable rice production in the future. Keywords: rice; Magnaporthe grisea ; broad-spectrum resistance gene; molecular mechanism
水稻转基因步骤
在植物转基因过程中，为了有效地识别和筛选转化子，常将目的基因和标记基因构建在同一表达载体中。这种载体结构导致转基因植物中目的基因和标记基因始终共存，而标记基因（尤其是抗生素抗性基因）的存在可能给转基因植物的生物安全带来隐患。目前已研发了多种方法剔除转基因植物中的标记基因，其中最常见的是共转化法(Komari 1996，McCormac 等2001)。共转化系统是采用2个质粒或1个含有两套T—DNA表达盒的表达载体共同转化植物，其中一套表达盒含有抗性选择标记基因，另一套表达盒含有目的基因，它们转化植物时可能整合到植物基因组的不同位置。转基因植株在减数分裂过程中，标记基因和目的基因发生分离，从而可在转基因后代中筛选到只含目的基因而不含选择标记基因的个体。共转化从根本上排除了转基因植物中的选择标记，是保证人畜和环境安全的重要措施，因此受到了广泛的重视。Zhou 等（2003）认为，用分别含一个T-DNA区的两个载体共转化的效率低于双T-DNA区表达载体的共转化效率。目前关于利用双T-DNA区表达载体，获得无选择标记转基因阳性株系的研究已有不少报道（唐俐等2006，张秀春等2006，于恒秀等2005）。花药培养与遗传转化技术相结合，可以快速获得纯合转基因植株（斯华敏等，1999，付亚萍等，2001），但是应用花药培养快速获得只含目的基因而无选择标记的转基因研究尚未见报告。 水稻是最主要的粮食作物，转基因水稻的安全显得尤为重要。本实验室通过农杆菌介导的水稻转化体系，将包含人乳铁蛋白(hLF)、高赖氨酸(SB401)、高甲硫氨酸(RZ10)基因的表达载体p13HSR成功转化脆茎稻，由于该表达载体采用双T-DNA结构，将检测出含选择标记潮霉素磷酸转移酶基因（hpt）和目的基因的转基因阳性T0植株按单株直接进行花药培养。在189株二倍体花培植株中检出23株有目的基因没有选择标记hpt的转基因纯合植株，得率为9.87％。RT-PCR检测结果显示外源基因已整合到转基因水稻基因组中并转录。本文首次发现插入的外源基因间存在交换事件，从而改变了花培群体中无选择标记而目的基因阳性的转基因纯系的获得率。同时还对农杆菌介导的同一载体上多个基因转化水稻后，会出现个别基因丢失的情况进行了讨论。 基因转化方法参照Hiei等(1994)的方法并加以修改。取开花后12-15 d左右的稻穗脱粒，表面灭菌后接种在NB培养基上，26℃暗培养诱导愈伤组织。约5-7d后取愈伤组织在相同条件下继代培养，用于共培养。农杆菌于含50mg/L卡那霉素(Kam)的YM平板上划线,28℃黑暗培养3d，用金属匙收集农杆菌菌体,将其悬浮于共培养CM液体培养基中,调整菌体浓度至OD600为0.3-0.5，加入AS（终浓度为100mΜ）,即为共培养转化水稻用的农杆菌悬浮液。将继代培养4d后的愈伤组织浸于此菌液中，20min后取出并用无菌滤纸吸去多余菌液，随即转入铺有无菌滤纸的固体培养基上，于26℃下暗培养2~3d。共培养后的愈伤组织在含有50mg/l潮霉素的筛选培养基上，26℃暗培养14d，再转到新鲜配制的筛选培养基上继续筛选14d。然后选择生长旺盛的抗性愈伤组织转移到含有50mg/l潮霉素的分化培养基上，暗培养3天后转至15h/d 光照条件下培养,再生的小苗在1/2MS上生根壮苗两周左右。选择高约10cm、根系发达的小
水稻转基因育种研究进展 7
水稻转基因育种研究进展 王彩芬,安永平,韩国敏,张文银,马 静 (宁夏农林科学院农作物研究所,宁夏永宁 750105) 摘要:对水稻转基因技术在抗虫、抗病、抗逆及改良米质等方面的进展进行了综述。 关键词:水稻; 转基因育种; 进展 中图分类号:S511.035.3 文献标识码:A 文章编号:1002-204X(2005)06-0055-03 20世纪下半叶以来,由于分子生物学研究的巨大成就,使生物学成为自然科学的带头学科,它的理论和方法已渗透到生命科学的许多领域,为生命科学的研究带来新的思维方式和研究手段。基因工程技术在植物遗传育种上应用很广泛,并取得了显著成就。 水稻是最重要的粮食作物之一,世界上约有一半以上的人口以稻米为主食。据专家预测,到2025年在现有稻谷产量的基础上再增加60%才能满足需要(K hush,1995)。随着人口的增长和耕地面积的减少,世界尤其是我国将面临粮食问题的严峻挑战,培育优良品种是提高稻谷产量的主要途径。传统的育种技术已为培育水稻新品种做出了巨大贡献,并将在今后继续发挥主导作用,但由于品种资源的贫乏,单靠传统育种已很难有大的突破。基因工程技术为水稻分子标记辅助育种、水稻转基因育种提供了一条新途径。转基因技术可以将水稻基因库中不具备的抗病、抗虫、抗除草剂、抗旱、耐盐、改善品质、提高产量等基因转入水稻,从而实现水稻种质创新和为生产提供优良品种。自1988年以来,国内外已得到了许多水稻转基因植株,涉及到抗虫、抗病、抗除草剂、抗旱、耐盐、改良品质等重要农艺性状,有些已进入田间试验和应用阶段。 1 水稻转基因育种进展 植物转基因育种是利用遗传工程的手段,有目的地将外源基因或DNA构建导入植物基因组,通过外源基因的直接表达,或通过对内源基因表达的调控,甚至通过直接调控植物相关生物如病毒的表达,使植物获得新的性状的一种品种改良技术。在植物分子生物学研究的众多材料中,水稻不仅是世界重要粮食作物,而且由于其基因组较小、重复序列较少的优点而成为一种重要的分子遗传学研究的单子叶模式植物,基因组测序已完成。自1988年首次获得转基因水稻以来,水稻转基因技术已获得突飞猛进的发展,目前已成功获得籼稻、粳稻、爪哇稻的转基因植物。随着基因枪转化技术的建立和根癌农杆菌介导转化法的成功,水稻基因转化技术日益完善。而且转移目标基因已从报告基因或筛选标记基因进入改良水稻抗性和适应性,以及改善品质,提高产量等重要基因的利用。 1.1 抗虫转基因水稻育种 水稻是虫害最多的大田作物,稻螟虫和稻飞虱危害最为严重,水稻中抗虫资源贫乏,转基因技术为抗虫品种的培育提供了一条新途径。自从1989年实现苏云金杆菌(Bacillus thuringiensis,简称Bt)抗虫基因转化水稻并得到再生植株以来,转抗虫基因水稻的研究取得了很大进展。转抗虫基因水稻包括转Bt基因、转蛋白酶抑制基因和转凝集素基因。在转Bt基因的研究方面,中国农科院生物技术中心杨虹等(1989)将Bt基因导入水稻品种台北309、中花8号的原生质体并获得再生植株;Fujim oto等(1993)通过电激法将cry LAb 基因导入水稻,首次报道了转Bt基因水稻对二化螟和稻纵卷叶螟的抗性。项友斌等(1999)利用农杆菌介导实现了苏云金杆菌抗虫基因cryI A(b)和cryI A(c)在水稻中的转化;黄健秋等(2000)利用农杆菌介导获得转(Bt)基因秀水11和春江11植株;薛庆中等(2002)利用农杆菌介导获得转双价抗虫基因(cryI Ac和豇豆胰蛋白酶抑制基因C pTI)浙大19植株;朱常香等(2002)获得Bt和X a21共转化水稻(C48)植株。近几年转Bt基因研究越来越多,进展很快,在籼稻、香稻、爪哇稻、杂交稻、深水稻中获得成功,选育出克螟稻1号、2号、3号(舒庆尧等,1998)。转Bt基因水稻在我国已进入环境释放阶段,有望培育出应用于生产的抗虫品种。 在转蛋白酶抑制剂基因水稻研究方面,通过电激介导原生质体转化,Xu等(1996)把豇豆胰蛋白酶抑制剂基因C pT i转入粳稻品种台北309,转基因植株对大螟和二化螟2种水稻虫害都具有抗性;通过基因枪介导马铃薯蛋白酶抑制剂基因PinⅡ转化水稻,Duan等(1996)获得了Nipponbare、台南67和Pi4等3个粳稻品种的抗大化螟转基因株系;Lee等(1999)利用PEG介导法将大豆K units胰蛋白酶抑制剂(SK TI)的cDNA转入粳稻Nagdongbyeo的原生质体,再生转基因植株的后代抗褐飞虱。曾黎琼等(2004)利用农杆菌介导将马铃薯蛋白酶抑制剂基因(PinⅡ)导入玉优1号、HT-7中;孔维文等(2004)利用农杆菌介导将PT A和马铃薯高赖氨酸蛋白基因(S B401)同时转入超级杂交稻亲本材料1826中。在转凝集素基因水稻研究中,主要是转雪莲花凝集素(G NA)基因,采用基因枪法,英国John Innes Centre(Maqbool等,1999;Rao等,1998;Sudhakar等,1998)把G NA基因导入AS D16、M5、M7、M12、FX92D、Basmati370等籼稻品种中,得到200多株转基因植株,G NA在水稻中呈高水平的组成性表达(用Ubi启动子)或韧皮部专一性表达(用Rssl启动子),转基因植株抗褐飞虱。在我国,傅向东等(1997)用G NA基因枪转化水稻IR72、IR76、珍汕97和秀水11等品种,部分转基因植株子代对褐飞虱有一定抗性;T ang(唐克轩等,1999)通过基因枪介导实现了G NA 基因和X a21基因的共转化,得到了转基因植株。唐克轩等(2003)利用农杆菌介导将半夏凝集素基因(pta)导入粳稻鄂宛105、中花12和籼稻E优532中,获得7个转基因纯系。 1.2 抗病转基因水稻育种 抗病转基因水稻包括转抗病毒基因、抗真菌病害基因和抗细菌病害基因。抗病毒转基因已开展了8种病毒的转基因研究,包括水稻通枯罗病毒(rice tungro disease)、水稻齿叶矮缩病毒(rice ragged 收稿日期:2005-07-21 作者简介:王彩芬(1968-),女,副研究员,从事水稻花培育种研究。T el:0951-*******E-mail:caifen-68@https://www.wendangku.net/doc/7014109369.html,
水稻稻瘟病防治的方法
水稻稻瘟病防治的方法 一、症状表现 稻瘟病是水稻的一种重要病害，在秧苗期至抽穗灌浆期均可发病，主要危害叶片和穗颈。叶瘟的典型症状是叶片上出现棱形、内灰白外黄色、中间有褐色坏死的病斑或圆形水渍状灰绿色病斑。发生穗颈瘟时，穗颈上先出现灰黑色病斑，后全穗变成白色。粒瘟发病早的谷粒颖壳变成灰白色，形成秕谷，发病晚的谷粒产生褐色、椭圆形或不规则形病斑。严重时可使米粒变黑。 二、防治方法 对稻瘟病应防重于治，提倡综合防治技术。首先要选种抗病、高产水稻品种。其次，要合理施肥和灌水，注意氮、磷、钾肥配合施用，有机肥和化肥配合施用。灌水掌握干干湿湿，促进根系生长。生长中期防病应注意环境因素，如果早晨有雾，阴天多云，空气湿度大，下雨后突遇高温、高湿、强光照等条件时，应及时打药，预防稻瘟病发生。田间施药重点应放在预防危害性较严重的穗颈瘟。在水稻孕穗末期或破口初期（抽穗5％）喷施第一次药，齐穗期喷施第二次药，每亩喷药液60～70公斤。常用药剂（选用其中一种）及每亩用量为：75％的三环唑250克，70％的甲基托布津100克，稻瘟肽150克，40％的稻瘟净150～200克，40％的异稻瘟净125～150克。不同药剂要交替施用。 三、稻瘟病防治4要点 稻瘟病是水稻的重要病害，在广东每年都有不同程度发生。病害流行年份一般使水稻减产10%—20%，严重的减产40%—50%，甚至使稻株整片枯死，颗粒无收。 稻瘟病在水稻的整个生育期都可发生。尤以苗期、分蘖盛期和抽穗初期最易发病。三叶期前发病，秧苗茎基呈灰黑色，叶鞘及叶片呈淡红褐色，无明显病斑，立枯而死，称为苗瘟。主要由种子带菌引起。三叶期后发病危害叶片、节、穗和籽粒，分别称叶瘟，节瘟、穗瘟和粒瘟。稻瘟病是水稻的最主要病害之一，叶瘟与穗瘟均可造成水稻产量和品质下降。在病害严重发生年份，可使稻株整片枯死。颗粒无收。稻瘟病的防治主要以栽培措施结合药剂防治来进行： （1）选用抗病丰产良种 因地制宜地选用适合当地的抗病品种如粤香占、绿黄占、Ⅱ优128等，注意要经试种鉴定后方可大面积推广，并做好合理搭配和轮换，避免单元一品种在同一个地区连年大面积早晚造种植。 （2）消灭越冬菌源 将重病田的稻草作燃料、或饲料，避免常有病菌的稻草散布于室外。对种子进行消毒处理。 （3）注重栽培管理，加强肥水管理 做到施足基肥，早施追肥，注意氮、磷、钾配合施用，适当追施含硅酸肥料如草木灰、矿渣肥等，防止过多、过迟施用氮素化肥，以免造成贪青晚熟，诱发和加
水稻稻瘟病的防治方法
水稻稻瘟病的防治方法 稻瘟病又称稻热病，俗称火烧瘟、吊颈瘟。水稻三大重要病害之一，可引起大幅度减产，严重时减产40%～50%，甚至颗粒无收。世界各稻区均匀发生。本病在全国各地均有发生，其中以叶部、节部发生为多，发生后可造成不同程度减产，尤其穗颈瘟或节瘟发生早而重，可造成白穗以致绝产。 一、症状识别 整个生育期均可发生，根据被害部位不同，可形成苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟和谷粒瘟等病害。 1.苗瘟主要发生于幼苗期叶片上，形成褐色、梭形或不定形病斑，有时可在病斑上形成灰绿色霉层。 2.叶瘟一般于分蘖期以后发生，由于品种和气象条件不同，叶瘟有四种症状，除褐点型（抗病品种上产生）、白点型（感病品种嫩叶上产生）外，在田间常见的有急性型与慢性型病斑。 ①急性型病斑：在气象有利时产生，病斑为褪绿色，近圆形、椭圆形或不规则形，病斑背面密生灰绿色霉层。
②慢性型病斑：在气象条件变化大时产生，或由急性型病斑转化的，病斑多为梭形、纺锤形，一般为褐色，中央为灰白色，最外层为黄色或淡黄色晕环，病斑两端各有一条褐色坏死线。在气候潮湿时，病斑背面也产生灰绿色霉层。后期可多斑融合成不规则形大斑，使全叶枯死。 3.节瘟多发生于剑叶下第1～2个节上，初为黑褐色小点，逐渐扩大，病斑可环绕节的一部分或全部，使节部变黑色，后期病节干缩，凹陷，使稻株折断而倒伏，影响结实、灌浆，以至形成白穗。 4.穗颈瘟发生于颈部、穗轴、枝梗上，病斑初为暗褐色小点，以后上下扩展形成黑褐色条斑，轻者影响结实、灌桨以至秕粒增多，重者可形成白穗，全不结实。 5.谷粒瘟发生于颖壳或护颖上，初为褐色小点，后扩大成褐色不规则形病斑，有时使整个谷粒变为褐色、暗灰色而成为秕谷。 二、病原鉴定 稻瘟病系由半知菌亚门、丝孢目、梨形孢属Pyricularia oryzae Cav．（灰梨孢菌）真菌引起。病斑上生灰绿色霉层，即病菌的分生孢子梗和分生孢子，分生孢子梗不分枝，但有隔膜，基部淡褐色，越往