
6个抗稻瘟病基因在云南省勐海县水稻主栽品种中的分布
Distribution of Six Rice Blast Resistance Genes in Main Rice Varieties in Menghai County of Yunnan Province
为了明确勐海县水稻主栽品种中已克隆的Pi2、Pi9、Piz-t、Pi50/Pigm、Pita-2和Pib等6抗稻瘟病基因的构成。通过对勐海县18个水稻主栽品种为试验材料,利用6个抗病基因的特异分子标记进行抗瘟基因的分子检测。结果显示:抗性基因Pib分布频率最高,检出率为77.78%,Pi2、Pita-2和Piz-t的检出率分别为22.22%、22.22%和11.11%;在供试品种中未检测出抗性基因Pi9和Pi50/Pigm基因。检测到2个抗性基因和1个抗性基因的品种均为8份(均占44.44%),未检测出抗性基因的品种为2份(占11.11%)。结果表明:勐海县水稻主栽品种的抗性遗传背景较为狭窄,需引入新的有效抗源以拓宽水稻品种的抗病性。
The purpose of this study is to clarify the composition of the cloned blast resistance genes Pi2, Pi9, Piz-t, Pi50/Pigm, Pita-2, and Pib among the major cultivated rice cultivars in Menghai County. Eighteen major cultivated rice cultivars grown in Menghai County were selected as experimental materials, and molecular detection was carried out using gene-specific molecular markers for the aforementioned 6 resistance genes. The results showed that the distribution frequency of the resistance gene Pib was the highest, with a detection rate of 77.78% among these tested cultivars. The detection rates of Pi2, Pita-2, and Piz-t were 22.22%, 22.22%, and 11.11%, respectively. Resistance genes Pi9 and Pi50/Pigm were not detected in the tested cultivars. Among the tested cultivars, there were 8 varieties (each accounting for 44.44 %) with 2 resistance genes and 1 resistance gene detected. There was no any one of 6 known resistance genes was detected in 2 cultivars, which was accounting for 11.11% of all tested cultivars. The results indicate that the genetic background of resistance in major rice cultivars cultivated in Menghai County is relatively narrow. It is necessary to introduce new and effective resources of resistance to broaden the resistance spectrum of rice cultivars to rice blast.
水稻稻瘟病 / 抗性基因 / 分子标记 / 勐海县 / 分子检测 / 遗传背景 {{custom_keyword}} /
rice blast / resistance genes / molecular markers / Menghai County / molecular detection / genetic background {{custom_keyword}} /
表1 部分DESs的物理化学性质 |
DESs | 熔点/℃ | 黏度/Pa.S | 密度/(g/cm3) | 表面张力/(mN/N) | 电导率/(S/m) | 参考文献 |
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ChCl/尿素(1:2) | 12 | 0.75(25℃) | 1.25 | 52.00 | 0.075(25℃) | [37] |
ChCl/丙三醇(1:2) | -36.15 | 0.26(25℃) | 1.18 | -- | 0.105(25℃) | [37] |
ChCl/乙二醇(1:2) | -66.01 | 0.037(25℃) | 1.12 | 48.91 | 0.761(25℃) | [38] |
ChCl/1,4-丁二醇(1:3) | -32 | 0.14(25℃) | 1.06 | 47.17 | 0.164(25℃) | [38] |
ChCl/草酸(1:1) | 34 | -- | -- | -- | -- | [16] |
ChCl/苹果酸(1:1) | -- | 3.34(25℃) | -- | 65.68 | 0.0036 | [39,40] |
ChCl/乙酰苯 (1:2) | -- | -- | -- | 41.86 | -- | [40] |
表2 木质纤维素不同组分在部分DESs中的溶解度 |
DESs | 摩尔比 | 木质素溶解度/% | 木聚糖溶解度/% | 纤维素溶解度/% | 参考文献 |
---|---|---|---|---|---|
ChCl/甲酸 | 1:2 | 14 | <1 | <1 | [45] |
ChCl/乳酸 | 1:10 | 13 | <5 | <3 | |
ChCl/乙酸 | 1:2 | 12 | <1 | <1 | |
甜菜碱/乳酸 | 1:2 | 9 | <1 | <1 | |
脯氨酸/乳酸 | 1:3.3 | 9 | <1 | <1 |
表3 不同种类DESs对木质素的分离效果 |
原料 | DESs | 摩尔比 | 预处理条件 | 木质素去除率/% | 参考文献 |
---|---|---|---|---|---|
小麦秸秆 | ChCl/单乙醇胺 | 1:2 | 90 ℃,12 h | 81.0 | [59] |
小麦秸秆 | ChCl/二乙醇胺 | 1:8 | 90 ℃,12 h | 73.5 | |
小麦秸秆 | ChCl/甲基二乙醇胺 | 1:10 | 90 ℃,12 h | 44.6 | |
小麦秸秆 | ChCl/乙酰胺 | 1:2 | 90 ℃,12 h | 3.4 | |
小麦秸秆 | ChCl/尿素 | 1:2 | 70 ℃,12 h | 76.4 | |
小麦秸秆 | ChCl/单乙醇胺 | 1:6 | 110 ℃,12 h | 87.7 | |
玉米芯 | ChCl/尿素 | 1:2 | 80 ℃,15 h | 40.0 | [50] |
玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 115 ℃,15 h | 70.0 | |
玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 150 ℃,15 h | 88.0 | |
玉米芯 | ChCl/咪唑 | 3:7 | 120 ℃,4 h | 11.1 | |
核桃壳 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 145 ℃,6 h | 64.3 | [60] |
桃核 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 145 ℃,6 h | 70.2 | |
油棕空果壳 | ChCl/苹果酸 | 1:1 | 120 ℃,8 h | 22.9 | [58] |
油棕空果壳 | ChCl/柠檬酸 | 1:1 | 120 ℃,8 h | 20.6 | |
油棕空果壳 | ChCl/甲酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 61.9 | |
油棕空果壳 | ChCl/甲酸 | 1:5 | 120 ℃,8 h | 25.0 | |
油棕空果壳 | ChCl/乙酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 28.0 | |
油棕空果壳 | ChCl/乙酸 | 1:5 | 120 ℃,8 h | 40.0 | |
油棕空果壳 | ChCl/丙酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 20.4 | |
油棕空果壳 | ChCl/丁酸 | 1:2 | 120 ℃,8 h | 14.3 | |
油棕空果壳 | ChCl/琥珀酸 | 2:1 | 120 ℃,8 h | 10.7 | |
玉米芯 | ChCl/乙二醇 | 1:2 | 90 ℃,24 h | 87.6 | [11] |
玉米芯 | ChCl/丙三醇 | 1:2 | 90 ℃,24 h | 71.3 | |
玉米芯 | ChCl/丙三醇/聚乙二醇 | 1:2:1 | 60 ℃,2 h | 62.9 | [61] |
稻草 | ChCl/乙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 28.7 | [55] |
稻草 | ChCl/1,2-丙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 32.9 | |
稻草 | ChCl/1,3-丙二醇 | 1:1 | 120 ℃,3 h | 34.2 | |
杨木 | ChCl/乳酸 | 1:2 | 170 ℃,4 h | 49.2 | [62] |
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刘树芳, 董丽英, 李迅东, 等. 持有Pi9 基因的水稻单基因系IRBL9-W对稻瘟病菌苗期和成株期抗性差异[J]. 中国水稻科学, 2021, 35(3):303-310.
【目的】Pi9是一个广谱稻瘟病抗性基因,田间病圃监测发现持有Pi9的水稻单基因系IRBL9-W在苗期高抗稻瘟病,但却感穗瘟。探明水稻单基因系IRBL9-W在苗期抗病而孕穗末期感染穗颈瘟的原因,为Pi9基因在水稻抗病育种中的有效利用提供参考。【方法】利用从IRBL9-W穗颈瘟病斑上分离的8个单孢菌株以及实验室保存的单孢菌株Y363,在温室分别对单基因系IRBL9-W苗期和孕穗末期进行接种鉴定;并利用病原菌AvrPi9基因的特异引物对9个单孢菌株进行PCR扩增及产物测序;提取水稻单基因系IRBL9-W苗期叶片和抽穗期穗部的总RNA,通过半定量RT-PCR以及实时qRT-PCR分析Pi9基因在苗期和穗期的表达。【结果】在温室人工喷雾接种条件下,IRBL9-W在苗期对从穗颈瘟上分离的8个单孢及对照菌株Y363均表现为抗病;随机选取的2个从IRBL9-W穗颈瘟病样分离的单孢菌株(YX2-7-1和YX2-15-1)及对照菌株Y363对孕穗末期IRBL9-W注射接种,接种的植株表现出典型的穗颈瘟症状;AvrPi9的等位基因分析结果表明,与AvrPi9相比,Y363中的等位基因与AvrPi9完全相同,而从IRBL9-W穗瘟分离的8个单孢菌株中编码区与AvrPi9基因完全相同,但在编码起始位置上游-264 bp处缺失16 bp的一段序列。由于IRBL9-W苗期对这些菌株均表现抗病,推测这段序列的缺失并不影响AvrPi9基因的功能;实时qRT-PCR分析结果表明,Pi9基因在穗部的表达量为苗期叶片表达量的47.3%。【结论】在水稻单基因系IRBL9-W中,与苗期叶片中Pi9基因的表达量相比,Pi9基因在穗部表达量的明显降低可能是造成IRBL9-W穗期感稻瘟病的原因。
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陈晴晴, 杨雪, 张爱芳. 长江中下游区试水稻品种稻瘟病抗性评价及抗性基因检测[J]. 南方农业学报, 2022, 53(1):21-28.
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Crop breeding aims to balance disease resistance with yield; however, single resistance (R) genes can lead to resistance breakdown, and R gene pyramiding may affect growth fitness. Here we report that the rice locus contains a cluster of genes encoding nucleotide-binding leucine-rich repeat (NLR) receptors that confer durable resistance to the fungus without yield penalty. Among these NLR receptors, PigmR confers broad-spectrum resistance, whereas PigmS competitively attenuates PigmR homodimerization to suppress resistance. expression, and thus -mediated resistance, are subjected to tight epigenetic regulation. increases seed production to counteract the yield cost induced by Therefore, our study reveals a mechanism balancing high disease resistance and yield through epigenetic regulation of paired antagonistic NLR receptors, providing a tool to develop elite crop varieties.Copyright © 2017, American Association for the Advancement of Science.
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刘世江, 赵琪君, 丁怡, 等. 稻瘟病菌对咪鲜胺和三环唑的敏感性及两者的协同作用[J]. 河南农业科学, 2020, 49(9):81-87.
为明确稻瘟病菌对咪鲜胺和三环唑的敏感性及两者的协同作用,从贵州、湖北、河南、湖南省稻区采集分离得到103株稻瘟病菌菌株,采用菌丝生长速率法测定稻瘟病菌菌株对咪鲜胺的敏感性,采用水稻苗活体法测定稻瘟病菌对三环唑的敏感性及咪鲜胺和三环唑的协同作用。结果表明,咪鲜胺、三环唑对供试稻瘟病菌菌株的有效抑制中浓度(EC<sub>50</sub>)值分别为0.004 2~0.056、0.35~9.67 μg/mL,且菌株的敏感性频率分布均近似于正态分布,可将EC<sub>50</sub>均值0.027、5.24 μg/mL分别作为南方稻区稻瘟病菌对咪鲜胺、三环唑的敏感基线。协同组合筛选结果表明,咪鲜胺与三环唑以有效成分比为4∶20时,增效作用明显,其共毒系数为177.10,EC<sub>50</sub>值为1.10 μg/mL;该组合在有效成分180 g/hm<sup>2</sup>剂量下,药后21 d对稻瘟病的田间防效达到86.41%。因此,咪鲜胺、三环唑(有效成分比为4∶20)组合可用于田间防治水稻稻瘟病,推荐剂量为有效成分180 g/hm<sup>2</sup>。
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刘树芳, 张先闻, 董丽英, 等. 云南不同稻区稻瘟病菌群体遗传结构的SSR分析[J]. 中国农学通报, 2023, 39(12):123-130.
为了解稻瘟病菌的群体遗传结构,选用13对SSR标记对2007—2013年分离自云南省陆稻区、籼稻区和粳稻区(共计13个州)的125个稻瘟病菌单孢菌株的全基因组DNA进行PCR扩增及分析,结果13对引物共检测出128个等位基因;聚类分析表明,在相似系数为0.57时,125个供试菌株可划分为29个遗传宗谱,优势宗谱YN02包含了39个菌株,占总菌株数的31.20%,次优势宗谱YN08包含了15个菌株,占总菌株数的12.00%,其余71个菌株分属27个宗谱;表明云南省既有优势宗谱,又有较多遗传多样性的小宗谱,菌株群体遗传多样性丰富;比较不同稻区菌株群体的宗谱频率发现,陆稻区菌株的宗谱频率为65.52%,粳稻区和籼稻区菌株的宗谱频率分别为27.59%和13.79%,表明陆稻区菌株群体的遗传结构比粳稻区、籼稻区菌株复杂。因此,针对菌株群体宗谱较少,且优势宗谱突出的地方,应加强品种多样化种植,有利于稻瘟病菌群体的稳定化选择,降低病害流行风险。
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[7] |
韩雪琴, 沈文娟, 张振海, 等. 水稻稻瘟病抗性基因在抗性育种中的研究进展[J]. 新疆农业科学, 2021, 58(30):483-492.
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[8] |
杨德卫, 王莫, 韩利波, 等. 水稻稻瘟病抗性基因的克隆、育种利用及稻瘟菌无毒基因研究进展[J]. 植物学报, 2019, 54(2):265-276.
稻瘟病是世界上影响水稻(Oryza sativa)粮食生产的主要病害之一, 抗病基因的发掘与利用是抗病育种的基础和核心。随着寄主水稻和病原菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序和基因注释的完成, 水稻和稻瘟病菌的互作体系成为研究植物与真菌互作的模式系统。该文对稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种利用进行概述, 并通过生物信息学分析方法, 探讨了水稻全基因组中NBS-LRR类抗病基因在水稻12条染色体上的分布情况, 同时对稻瘟病菌无毒基因的鉴定及无毒蛋白与抗病蛋白的互作进行初步分析。最后对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行分析并展望了未来的研究方向, 以期为水稻抗稻瘟病育种发展和抗病机制的深入理解提供参考。
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[9] |
汪文娟, 周继勇, 汪聪颖, 等. 八个抗稻瘟病基因在华南籼型杂交水稻中的分布[J]. 中国水稻科学, 2017, 31(3):299-306.
【目的】已克隆的稻瘟病抗性基因Pi1、Pik-p、Pik-h、Pi2、Pi9、Piz-t、Pita、Pii对不同稻区的稻瘟病菌表现较广谱的抗性,被广泛应用于水稻抗瘟性育种。为了明确上述抗性基因在华南稻区杂交稻组合中的分布及其组合的抗病有效性,【方法】利用上述8个抗病基因的功能标记,对华南328个杂交稻组合进行了抗瘟基因型分子检测。【结果】抗性基因Pita和Pii分布频率最高,在测试组合中检出率分别为84.76%与67.68%;其次是Pi2与Pik-p,分别为22.87%与13.72%;检出频率较低的是Pi1、Piz-t和Pik-h,分别为5.18%、3.35%与2.13%,检测的品种都不携带抗性基因Pi9。在单个杂交稻组合中,检出的抗瘟基因数量最多是4个。抗病性评价结果表明,杂交稻组合中检出的抗病基因数量越多,其表现为抗病品种的频率就越高;含4个抗病基因的杂交稻组合中,抗病品种所占比率达91.67%。含有不同抗瘟基因的组合表现出不同水平的抗瘟性,其中Pi2与Pi1对华南稻区稻瘟病的抗病性贡献最大,其他抗病基因的贡献大小依次是Pik-h、Pik-p、Pita、Pii与Piz-t。【结论】本研究为华南稻区杂交稻抗病品种基因型的合理布局以及抗瘟基因的应用提供了科学依据。
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[10] |
张银霞, 沈文娟, 韩雪琴, 等. 宁夏水稻种质资源主要抗稻瘟病基因的鉴定和评价[J]. 西北农业学报, 2020, 29(7):1009-1019.
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[11] |
周伍民, 董丽英, 刘树芳, 等. 抗稻瘟病基因特异分子标记开发及在云南粳稻中的应用[J/OL]. 分子植物育种,1-25 [2024-07-05]. http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.s.20210928.0151.008.html
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[12] |
李文灿. 勐海县优质稻产业发展现状及对策[J]. 云南农业科技, 2017(1):16-17.
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[13] |
王春荣, 玉罕的, 玉艳珊, 等. 勐海县勐遮镇水稻发展现状、问题及对策建议[J]. 安徽农学通报, 2020, 26(14):53-54.
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[14] |
董丽英, 王群, 刘树芳, 等. 云南省稻瘟病菌群体对稻瘟病抗性单基因系的致病性分析[J]. 西南农业学报, 2012, 25(2):467-473.
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[16] |
董丽英, 刘树芳, 田维奎, 等. 云南省稻瘟病菌群体的致病性分析及交配型分布[J]. 植物保护学报, 2023, 50(2):316-324.
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杨勤忠, 林菲, 冯淑杰, 等. 水稻稻瘟病抗性基因的分子定位及克隆研究进展[J]. 中国农业科学, 2009, 42(5):1601-1615.
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[21] |
杨德卫, 王莫, 韩利波, 等. 水稻稻瘟病抗性基因的克隆、育种利用及稻瘟菌无毒基因研究进展[J]. 植物学报, 2019, 54(2):265-276.
稻瘟病是世界上影响水稻(Oryza sativa)粮食生产的主要病害之一, 抗病基因的发掘与利用是抗病育种的基础和核心。随着寄主水稻和病原菌稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)基因组测序和基因注释的完成, 水稻和稻瘟病菌的互作体系成为研究植物与真菌互作的模式系统。该文对稻瘟病抗病基因的遗传、定位、克隆及育种利用进行概述, 并通过生物信息学分析方法, 探讨了水稻全基因组中NBS-LRR类抗病基因在水稻12条染色体上的分布情况, 同时对稻瘟病菌无毒基因的鉴定及无毒蛋白与抗病蛋白的互作进行初步分析。最后对稻瘟病抗病基因研究存在的问题进行分析并展望了未来的研究方向, 以期为水稻抗稻瘟病育种发展和抗病机制的深入理解提供参考。
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李成云, 李家瑞, 岩野正敬, 等. 云南省稻瘟病菌生理小种的组成和分布[J]. 西南农业学报, 1990, 3(2):57-62.
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[24] |
张亚玲, 高清, 赵羽涵, 等. 黑龙江省水稻种质稻瘟病抗性评价及抗瘟基因结构分析[J]. 中国农业科学, 2022, 55(4):625-640.
【目的】稻瘟病严重威胁黑龙江省水稻的生产,选育和利用抗瘟品种是最经济、安全和有效的措施。了解黑龙江省水稻主栽品种的稻瘟病抗性,明确稻瘟病抗性基因的有效性,为黑龙江省稻瘟病抗病种质资源的选育和利用提供依据。【方法】2018年秋季在黑龙江省水稻主产区采集134株水稻单孢菌株,采用病原物接种鉴定方法对黑龙江省50个水稻主栽品种进行抗性分析;针对已报道的35个稻瘟病抗病基因,利用基因特异性引物对参试品种及阳性对照品种进行抗瘟基因检测,对部分无阳性对照品种抗性基因扩增后测序,与NCBI中公布的参考序列比对,分析稻瘟病抗性基因在相应品种中的存在情况;通过基因聚合类型与品种抗性表现相关性分析,明确与黑龙江省水稻品种抗性表现相关的基因型。【结果】根据抗性频率评价,参试的黑龙江省50份水稻品种中,龙粳20表现为抗,龙粳67、龙垦202、龙粳40、龙粳31、龙粳57和龙粳43表现为中抗,其余43个品种均表现感病。通过品种组合抗性分析发现龙粳20与龙粳67等33对品种组合的联合抗性系数(resistance association coefficients,RAC)较高,联合致病性系数(virulence association coefficients,VAC)较低,联合抗病性较好,该类搭配结构具有良好的应用前景。通过特异性引物对品种携带的抗瘟基因鉴定结果显示,抗瘟基因Pish、Pi36、Pi33和Pi-CO39在供试品种中均被检测到,Pi63、Ptr、Pi37、Pi64、pi21、Pi9、Pi54、Pi-kh、Pia、Pikp、Pi35、Pikm和Pik的被检出率为50%—100%,说明这类基因在黑龙江省水稻育种中应用较广泛;Pita、Pib、Pii、Pi5、Piz-t、Pi50和Pi2的被检出率为10%—50%,Pid2仅在2个品种中被检测到,Pigm仅在吉粳88中被检测到,而Pit、Pid3、Bsr-d1、Pi25、Pid3-A4、Pi56、Pi1、Pike和Pb1在供试品种中均未被检测到,说明这类基因在黑龙江省水稻品种中分布较少。通过品种基因型分析发现,供试品种携带抗瘟基因12—19个不等,共58种抗瘟基因型,说明供试品种的抗瘟基因组合类型较丰富。单基因及多基因聚合与抗病相关性分析结果显示,Pi2、Piz-t、Pi50、Pi5和Pii的分布频率与携带该基因且表现抗病的百分率相当;研究发现品种携带抗瘟基因越多,其表现为抗病品种的概率越高,携带Pi2+Piz-t+Pi50+α聚合类型的6份品种均表现为抗病。【结论】参试的黑龙江省水稻种质资源抗性偏低,部分品种组合种植有较高应用价值,抗瘟基因在参试品种中分布不等,Pi2、Piz-t、Pi50、Pi5和Pii在品种抗病方面起主导作用,Pi2+Piz-t+Pi50+α基因聚合类型可以提高水稻抗瘟性。
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王丽丽, 赵家铭, 马作斌, 等. 辽宁地区水稻资源抗稻瘟病基因的检测分析[J]. 植物遗传资源学报, 2017, 18(2):325-339.
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