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稻曲病发病规律、病菌功能基因组以及免疫反应的遗传机制

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中国稻米 2024年第1期30卷 39-46,52页

作者：何旎清程朝平晋艺丹黄凤凰李生平杨德卫福建省农业科学院水稻研究所福州350018 福建农林大学农学院福州350002

稻曲病已成为我国水稻生产中重要病害之一,不仅影响水稻产量和品质,且危害人畜健康安全。目前对稻曲病研究已取得一定进展,但在抗性评价标准、抗性基因挖掘、病原菌侵染方式、致病机理以及防控预测等方面还存在局限性。本文综述了稻曲... 详细信息

稻曲病已成为我国水稻生产中重要病害之一,不仅影响水稻产量和品质,且危害人畜健康安全。目前对稻曲病研究已取得一定进展,但在抗性评价标准、抗性基因挖掘、病原菌侵染方式、致病机理以及防控预测等方面还存在局限性。本文综述了稻曲病简史与发生概况、稻曲病菌的生物学特征、稻曲病菌的侵染特征、稻曲病抗性遗传规律与基因鉴定、抗性遗传机制、抗性鉴定技术以及病害发生影响因子等方面的研究进展。同时,探讨当前稻曲病抗性鉴定方法、抗性基因挖掘、侵染机制、稻曲病菌与水稻互作以及病情监测预报和防治等方面存在的问题,分析与展望了相关问题及研究方向。

关键词：水稻稻曲病研究进展遗传机制

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我国水稻种质资源创新研究与利用进展

植物遗传资源学报 2023年

作者：杨德卫张海峰余文权福建省农业科学院茶叶研究所福建省农业科学院水稻研究所福建省农业科学院资源环境与土壤肥料研究所

水稻是我国重要的粮食作物之一，水稻种质资源是维护水稻遗传多样性、保障人类粮食安全和推动水稻产业可持续发展的“希望火种”。中国国家作物种质库现有7.4万份水稻种质资源，如何对这么庞大的水稻种质资源进行精确评价与利用，这将... 详细信息

水稻是我国重要的粮食作物之一，水稻种质资源是维护水稻遗传多样性、保障人类粮食安全和推动水稻产业可持续发展的“希望火种”。中国国家作物种质库现有7.4万份水稻种质资源，如何对这么庞大的水稻种质资源进行精确评价与利用，这将对今后水稻种质创新与育种具有重要意义。本文梳理了我国水稻种质资源收集、评价与精确鉴定、水稻新种质创制的技术与方法以及水稻优异基因资源挖掘与利用的概况，并提出水稻种质资源创新利用的模式。最后，我们就当前水稻核心种质构建、种质资源鉴定、种质资源深度挖掘以及种质资源共享共赢机制等方面存在的问题进行了探讨，并就如何进一步深入开展相关研究进行了分析与展望，以期为进一步深入开展水稻种质资源鉴定评价与创新利用提供一定参考和帮助。

关键词：水稻种质资源创新利用基因

利用分子标记辅助选择聚合水稻抗病基因Pigm-1和Xa23

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西北农林科技大学学报（自然科学版） 2023年第11期51卷 37-45页

作者：杨德卫何旎清黄凤凰福建省农业科学院水稻研究所福建福州350018

【目的】创制抗稻瘟病和白叶枯病水稻新材料。【方法】以携带抗稻瘟病基因Pigm-1的双抗77009和抗白叶枯病基因Xa23的IRBB23为父本,以象牙香占为母本,利用杂交和复交方法,借助于分子标记辅助选择技术,在分离世代对目标基因进行检测,结合... 详细信息

【目的】创制抗稻瘟病和白叶枯病水稻新材料。【方法】以携带抗稻瘟病基因Pigm-1的双抗77009和抗白叶枯病基因Xa23的IRBB23为父本,以象牙香占为母本,利用杂交和复交方法,借助于分子标记辅助选择技术,在分离世代对目标基因进行检测,结合田间多代选育和抗性鉴定,选育多抗、综合性状优良的5个稳定株系,分析其农艺性状;然后利用三系不育系靓香A分别与象牙香占及5个稳定株系进行杂交配组,对杂交组合的农艺性状和品质性状进行分析,并对5个稳定株系进行恢复基因检测。【结果】获得R21-1、R21-2、R21-3、R21-4和R21-5 5个均含有Xa23和Pigm-1双基因稳定聚合系,这5个改良系对稻瘟病和白叶枯病均具有较好的抗性。不育系靓香A与5个稳定株系的杂交组合中,只有组合靓香A/R21-1表现结实正常,而其余组合均表现半不育;与亲本R21-1相比,组合靓香A/R21-1的有效穗数、每穗颖花数均表现优异亲本R21-1的特性,整精米率表现显著提高,米质可以达到二级部颁优质米标准。【结论】创制了5个稳定的Xa23和Pigm-1双基因聚合系,其中改良系R21-1含有恢复基因Rf3,可用于水稻多基因聚合育种。

关键词：稻瘟病白叶枯病 Pigm-1 Xa23 聚合育种分子标记辅助选择技术

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水稻粒长新基因GL12-1定位与利用分析

西北植物学报 2022年第8期42卷 1301-1306页

作者：何旎清黄凤凰余敏祥杨德卫福建省农业科学院水稻研究所福州350018

水稻的粒长是水稻粒型构成的因素之一,直接影响水稻的单产,而粒长又是稻米品质的重要指标之一。该研究利用选育含有稻瘟病抗性基因Pigm-1的长粒恢复系R20-4为研究材料,通过图位克隆的方法,对粒长基因进行鉴定,并对该长粒性状在育种中的... 详细信息

水稻的粒长是水稻粒型构成的因素之一,直接影响水稻的单产,而粒长又是稻米品质的重要指标之一。该研究利用选育含有稻瘟病抗性基因Pigm-1的长粒恢复系R20-4为研究材料,通过图位克隆的方法,对粒长基因进行鉴定,并对该长粒性状在育种中的应用进行了分析。结果显示:(1)该长粒为显性基因控制的性状。(2)将粒长基因GL12-1初步定位在水稻第12染色体上Indel-12-3和Indel-12-7之间,物理距离约4.5 Mb。(3)通过进一步开发标记,最终将该粒长基因GL12-1定位在标记Indel-10和Indel-16之间,物理距离约900 kb。(4)长粒恢复系R20-4与‘庆源A’、‘定源A’和‘启源A’测交组合的粒长均表现R20-4表型,而与‘靓香A’测交组合的粒长比R20-4更长。研究表明,粒长基因GL12-1为显性基因控制的性状,可能为一个新的粒长控制基因,该研究为后期GL12-1基因的克隆、功能研究以及粒型分子育种奠定了基础。

关键词：水稻长粒 GL12-1 基因定位育种利用

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稻瘟病抗病基因分子标记的开发与育种利用

分子植物育种 2022年

作者：陈嘉林余敏祥何旎清黄凤凰杨德卫福建省农业科学院水稻研究所福建农林大学农学院

稻瘟病是水稻最重要的病害之一，给我国甚至全世界粮食安全生产带来了巨大的隐患。近年来，随着生物技术与分子标记的快速发展，大量的水稻稻瘟病抗病基因被成功克隆。本文首先对分子标记的发展过程进行了简要概述，然后对稻瘟病抗病基...

稻瘟病是水稻最重要的病害之一，给我国甚至全世界粮食安全生产带来了巨大的隐患。近年来，随着生物技术与分子标记的快速发展，大量的水稻稻瘟病抗病基因被成功克隆。本文首先对分子标记的发展过程进行了简要概述，然后对稻瘟病抗病基因的鉴定与克隆进行了分析与总结，并对抗病基因分子标记的开发进行了系统的归纳与分析，接着就分子标记在稻瘟病抗性育种中的应用现状进行了阐述，最后对稻瘟病分子育种存在的问题进行了分析和展望，以期为水稻抗稻瘟病分子育种研究提供参考。

关键词：

利用分子标记辅助选择Pigm-1基因改良恢复系R20的稻瘟病抗性

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核农学报 2022年第2期36卷 245-250页

作者：何旎清杨德卫郑向华黄凤凰程朝平叶宁福建省农业科学院水稻研究所福建福州350018

水稻稻瘟病是水稻的重要病害之一,给我国甚至全世界的水稻安全生产带来了巨大隐患。选育优质抗稻瘟病恢复系,进而培育稻瘟病水稻杂交组合,是选育抗稻温病品种的有效途径之一。本研究以双抗77009为抗性基因Pigm-1的供体亲本,以感病恢复系... 详细信息

水稻稻瘟病是水稻的重要病害之一,给我国甚至全世界的水稻安全生产带来了巨大隐患。选育优质抗稻瘟病恢复系,进而培育稻瘟病水稻杂交组合,是选育抗稻温病品种的有效途径之一。本研究以双抗77009为抗性基因Pigm-1的供体亲本,以感病恢复系R20为受体亲本,通过杂交和连续回交方法,并利用分子标记辅助选择技术,定向改良优质水稻恢复系R20的稻瘟病抗性,得到4个R20的抗病改良系。室内接菌和田间自然诱发鉴定结果表明,R20-1、R20-2、R20-3和R20-4改良系均表现为抗稻瘟病;遗传背景恢复分析显示,这4个改良系基本恢复受体亲本的背景;农艺性状分析表明,R20-1、R20-2、R20-3与受体亲本R20的株高、穗长、有效穗、每穗颖花数、结实率、粒长、粒宽和千粒重等性状相比,没有显著差异,而R20-4的粒长和千粒重与R20相比显著增加。本研究利用分子标记辅助技术改良了恢复系R20稻瘟病抗性,而且改良系R20-4在抗病的同时产量得到了提高,为抗稻瘟病基因Pigm-1的分子育种研究提供了参考依据。

关键词：水稻稻瘟病 Pigm-1 分子标记辅助育种背景恢复率

OsSAMS1在水稻稻瘟病抗性中的功能研究

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作物学报 2022年第5期48卷 1119-1128页

作者：杨德卫王勋郑星星项信权崔海涛李生平唐定中福建农林大学农学院/福建省作物设计育种重点实验室/福建农林大学植物免疫研究中心福建福州350002 福建省农业科学院水稻研究所福建福州350018

稻瘟病是水稻最重要的病害之一,对农业生产造成巨大的经济损失。研究表明,水稻中S-腺苷-L-甲硫氨酸合成酶OsSAMS1参与了水稻衰老相关的进程,我们实验室前期利用转录组测序分析发现,OsSAMS1基因的表达水平受稻瘟病菌诱导后明显提高。然而... 详细信息

稻瘟病是水稻最重要的病害之一,对农业生产造成巨大的经济损失。研究表明,水稻中S-腺苷-L-甲硫氨酸合成酶OsSAMS1参与了水稻衰老相关的进程,我们实验室前期利用转录组测序分析发现,OsSAMS1基因的表达水平受稻瘟病菌诱导后明显提高。然而,OsSAMS1是否参与水稻的免疫反应,尚未明确。基于此,本研究选取野生型ZH11为背景材料,通过构建OsSAMS1基因敲除突变体来探究该基因在水稻抗病中的功能。结果表明,OsSAMS1主要在水稻叶片中表达;且其表达明显受稻瘟病菌侵染所诱导。亚细胞定位结果显示,OsSAMS1在细胞膜、细胞质和细胞核内均有表达。通过接种稻瘟病菌发现,与对照相比,2个等位敲除突变体ossams1-1和ossams1-2均表现为更加感病,且体内病程相关基因的表达也明显更低,同时突变体中乙烯合成相关基因的表达也受到明显抑制。综上所述,Os-SAMS1参与了水稻的免疫反应,且正调控水稻稻瘟病的抗性。本研究为深入揭示OsSAMS1在稻瘟病免疫反应的分子机理奠定了基础,并为稻瘟病抗病育种研究提供了基因资源。

关键词：水稻稻瘟病 OsSAMS1基因乙烯功能研究

以9311为背景的日本晴染色体片段置换系的构建及相关QTL分析

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以9311为背景的日本晴染色体片段置换系的构建及相关QTL分析

作者：杨德卫南京农业大学

学位级别：硕士

农作物株高、品质等许多农艺性状多属于复杂的数量性状。近年来,随着生物技术的发展,利用分子标记技术,对控制这些性状的QTL数目、在染色体上的位置及遗传效应等进行了研究和分析,并取得了一定进展。遗憾的是,当前的研究报道多以F2、BC1... 详细信息

农作物株高、品质等许多农艺性状多属于复杂的数量性状。近年来,随着生物技术的发展,利用分子标记技术,对控制这些性状的QTL数目、在染色体上的位置及遗传效应等进行了研究和分析,并取得了一定进展。遗憾的是,当前的研究报道多以F2、BC1、DH和RIL群体为研究对象,由于这些群体的遗传背景较为复杂,很难从根本上提高QTL定位的精确性,也难于对相关QTL进行准确的效应估算。染色体片段置换系是指一套以同一亲本为遗传背景,置换了供体亲本一个或少数染色体片段的株系所组成的群体。由于其群体遗传背景较单一,可大大提高对复杂数量性状基因定位的精确性,并通过构建次级分离群体可实现目标QTL的精细定位。本研究以两个测序的水稻品种为材料,利用高代回交和分子标记辅助选择相结合的方法,构建了一套以"9311”为遗传背景,覆盖供体亲本“日本晴”全基因组的水稻染色体片段置换系群体,并用于水稻数量性状相关基因的全面剖析,以期发现并进一步精细定位和图位克隆新的相关QTL座位,为利用分子标记辅助选育优良性状的水稻品系及水稻功能基因组的研究奠定基础。主要研究结果如下：1)从来自于公共数据库开发的153对SSR引物中,筛选出均匀分布于水稻12条染色体上的104对SSR多态性引物,多态比率为68.2%。利用相对均匀分布于水稻12条染色体上的这104对引物构建了分子标记连锁图谱,该图谱覆盖水稻全基因组1494.0 cM,标记间平均间距为14.37 cM。用于分析BC4F1单株的基因型及利用分子标记辅助选择目标单株。2)利用104对多态性SSR引物检测BC4F1单株的基因型,选择基因组内杂合片段较少的单株种子,种植得到BC4F2群体,再利用目标标记对BC4F2群体进行基因型检测,最终获得122个CSSL。这些CSSL的置换片段平均估算长度为23.4 cM,绝大部分分布1-15 cM、16-30 cM和31-45 cM范围内,分别有43个、46个和21个;置换片段大于45 cM的有12个。122个CSSL分布于水稻12条染色体上,从第4和11染色体上的6个到第6染色体16个不等,平均每条染色体有10.2个置换片段。置换系的置换片段总长度为2854.4 cM,相当于水稻基因组大小的1.9倍,置换片段对水稻基因组的覆盖总长度为1301.8 cM,平均覆盖率为86.7%。3)以94个CSSL群体为试验材料,分析CSSL群体及双亲的米粒长(milled rice length, MRL)、饭粒长(cooked rice length, CRL)和米粒延伸性(cooked rice elongation,CRE)。利用代换作图法,共定位了12个与米粒延伸性相关的QTLs.这些QTLs分布于水稻第3、4、6、8和第9染色体,其中2个MRL QTLs位于第3染色体,1个MRL QTL位于第8染色体;4个CRL QTLs位于第3、6、8和第9染色体;5个CRE QTLs位于第4、6、9、10和第11染色体。延伸性QTL的加性效应变化范围为-5.80～-0.14,加性效应百分率为-12.26%～-1.72%,其中qCRE-6加性效应较大。米粒延伸性相关QTL的鉴定和初步定位为其进一步的精细定位及利用分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)改良稻米品质奠定了基础。4)以94个CSSL群体为试验材料,调查和分析CSSL群体及双亲的穗颈长度。结果表明：在17个置换系中检测到8个控制水稻穗颈长度的QTL,分别位于第2、3、7、8、9和第11染色体;利用代换作图法,定位了其中的8个穗颈长度QTL;其加性效应值介于0.10～3.20之间,其中qPE-9和qPE-11的加性效应值较大,平均效应值分别为3．15和2.95,表现为主效基因特征;qPE-2-2、qPE-3-1、qPE-3-2、qPE-7和qPE-8等5个QTL被定位在小于10.0 cM的区段内。利用CSSL可以有效地鉴定水稻穗颈长度QTL,这些QTL为分子标记辅助选育穗颈长度适中的水稻品系及其进一步的精细定位奠定了基础。5)以94个CSSL群体为试验材料,以P≤0.01为阀值,对置换片段上的抽穗期QTL进行了鉴定。采用代换作图法共定位了4个控制水稻抽穗期的QTL,分别位于第3、4、5和笫8染色体;QTL的加性效应值为-6.4--2.7,加性效应百分率为-6．4%～-2.7%;qHD-3和qHD-8加性效应值较大,表现主效基因特征。为了进一步定位qHD-3和qHD-8,在目标区域加密16对SSR引物,qHD-3和qHD-8分别被界定在第3染色体RM3166和RM16206、第8染色体RM4085和RM8271之间,其遗传距离分别为13.9 cM和6.4 cM。该结果为分子标记辅助选择改良水稻生育期奠定了基础。6)利用以9311和日本晴构建

关键词：水稻染色体片段置换系 SSR标记 QTL

覆盖野生稻全基因组染色体片段置换系构建进展

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中国农业科学 2013年第24期46卷 5075-5080页

作者：叶新福杨德卫福建省农业科学院水稻研究所

野生稻长期处于野生状态,经受了各种灾害和不良环境的自然选择,保存着栽培稻不具有的或已经消失了的特异基因,抗逆性较强,是天然的基因库。染色体片段置换系是进行基因分析的理想材料。建立染色体片段置换系群体,不仅可以挖掘新的基因资... 详细信息

野生稻长期处于野生状态,经受了各种灾害和不良环境的自然选择,保存着栽培稻不具有的或已经消失了的特异基因,抗逆性较强,是天然的基因库。染色体片段置换系是进行基因分析的理想材料。建立染色体片段置换系群体,不仅可以挖掘新的基因资源,还可以实现植物分子育种从单个基因利用到基因组综合利用的跨越发展。文中介绍了染色体片段代换系群体的特点和构建原理,综述了野生稻染色体片段代换系群体构建及应用的研究进展,并对其研究方向进行了分析和展望,以便为今后开发和利用野生稻资源提供理论依据。

关键词：野生稻染色体片段置换系构建