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水稻对稻瘟病的广谱抗性:分子机制及其育种应用

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植物生理学报 2017年第8期53卷 1348-1358页

作者：袁熹李大勇宋凤鸣浙江大学生物技术研究所杭州310058

稻瘟病是水稻上最严重的真菌病害之一。由于多数抗瘟基因具有较高的小种特异性,并且稻瘟菌小种变异频繁,水稻品种抗瘟性极易丧失,因此发掘和利用广谱抗性基因是控制稻瘟病的最有效途径之一。本文综述了水稻对稻瘟病广谱抗性基因特性、... 详细信息

稻瘟病是水稻上最严重的真菌病害之一。由于多数抗瘟基因具有较高的小种特异性,并且稻瘟菌小种变异频繁,水稻品种抗瘟性极易丧失,因此发掘和利用广谱抗性基因是控制稻瘟病的最有效途径之一。本文综述了水稻对稻瘟病广谱抗性基因特性、作用机制与育种应用及其最新研究进展,为今后水稻-稻瘟病互作的分子机制研究和广谱抗性基因的育种利用提供思路。

关键词：水稻广谱抗性稻瘟病

水稻乙酰乳酸合酶Ala179Val突变赋予ALS抑制剂类除草剂广谱抗性

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植物遗传资源学报 2024年第2期25卷 259-269页

作者：安晨韶也彭彦毛毕刚赵炳然湖南大学生物学院隆平分院长沙410125 湖南杂交水稻研究中心杂交水稻全国重点实验室长沙410125

为了鉴定新型水稻突变体ALS179对乙酰乳酸合酶(ALS,acetolactate synthase)抑制剂类除草剂的抗性,本研究以野生型水稻华航31(HH31)、耐咪唑啉酮除草剂水稻ALS627突变体和甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methyl sulfone)诱变的新型水稻突变体ALS... 详细信息

为了鉴定新型水稻突变体ALS179对乙酰乳酸合酶(ALS,acetolactate synthase)抑制剂类除草剂的抗性,本研究以野生型水稻华航31(HH31)、耐咪唑啉酮除草剂水稻ALS627突变体和甲基磺酸乙酯(EMS,ethyl methyl sulfone)诱变的新型水稻突变体ALS179为试验材料,通过不同浓度下的4类乙酰乳酸合酶抑制剂类除草剂包衣浸种和苗期喷施处理,进一步测定表型及相关酶活性指标来探究突变体ALS179的抗性。结果表明,经过除草剂包衣浸种以及苗期喷施处理后,突变体ALS179对苯磺隆、咪唑乙烟酸、双草醚及啶磺草胺具有不同程度的抗性,且乙酰乳酸合酶、过氧化物酶、过氧化氢酶和超氧化物歧化酶的活性随除草剂浓度的升高呈下降趋势。除了20×,30×的咪唑乙烟酸处理条件下过氧化氢酶和过氧化物酶的酶活性低于野生型HH31外,其他处理条件下ALS179的乙酰乳酸合酶、超氧化物歧化酶、过氧化氢酶和过氧化物酶的酶活性均高于野生型HH31。因此,本研究发现Ala179Val突变赋予了对ALS抑制剂类除草剂的广谱抗性,为后续ALS类除草剂广谱抗性水稻品系的培育提供遗传种质资源。

关键词：水稻乙酰乳酸合酶 ALS抑制剂类除草剂广谱抗性

马铃薯StRac转基因植株生理指标以及广谱抗性的测定

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马铃薯StRac转基因植株生理指标以及广谱抗性的测定

作者：戴雅婷内蒙古农业大学

学位级别：硕士

小G蛋白是一类单体GTP结合蛋白,具有GTPase的活性。Rac是小G蛋白家族中的重要成员,已有研究结果表明小G蛋白Rac能够参与多种细胞信号调控过程,其中包括植物抗病防卫反应、花粉管的伸长、细胞分化、根毛的发育以及细胞骨架的重组等。本... 详细信息

小G蛋白是一类单体GTP结合蛋白,具有GTPase的活性。Rac是小G蛋白家族中的重要成员,已有研究结果表明小G蛋白Rac能够参与多种细胞信号调控过程,其中包括植物抗病防卫反应、花粉管的伸长、细胞分化、根毛的发育以及细胞骨架的重组等。本研究以.StRac转基因马铃薯植株为材料,测定StRac转基因植株的各项生理指标和广谱抗性水平,具体结果如下:1.马铃薯StRac转基因植株试管苗各项生理指标的测定结果表明,过量表达激活型CA-StRac基因植株的根/茎/叶的鲜重、干重、单株株高、茎粗、叶片数、叶面积、节长、节数、根系长度、根条数均比空载体P1300-GFP的高,分别增加了 33.33%、11.54%、34.44%、12.99%、25.50%、28.89%、22.83%、10%、2.30%、6.39%、46.10%、7.8%、25%、27.2%。相反,过量表达失活型DN-StRac基因植株的各项生理指标除茎粗比空载体P1300-GFP增加6.25%外,其余各项指标比空载体P1300-GFP有所降低,降低比率分别为 64.82%、42.31%、46.67%、63.28%、35.30%、40%、8.7%、8.4%、39%、4.7%、1.9%、35.42%、10.61%。2.马铃薯StRac转基因植株大田中各项生理指标测定的结果表明,过量表达激活型CA-StRac基因植株的花期比空载体P1300-GFP仅仅提早一天。单个薯块的大小、重量、芽眼数、分枝数分别比空载体P1300-GFP增加了 22.12%、49.82%、2.71%、10.41%。3.马铃薯StRac转基因植株广谱抗性鉴定结果表明,接种早疫病菌、黑痣病菌、枯萎病菌和黄萎病菌后,过量表达CA-StRac的转基因马铃薯抗性均有所提高;其中接种早疫病菌后转基因马铃薯叶片上病斑面积相比对照降低了 72.8%;在薯片上接种黑痣病菌后,病斑面积也相应降低了 35.6%;接种枯萎病菌和黄萎病菌后,病情指数相比对照也相应降低了 40%和11.6%。说明StRac能够正向调控马铃薯广谱抗性的建立。

关键词：马铃薯 StRac 转基因植株生理指标广谱抗性

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水稻细菌性条斑病的广谱抗性资源筛选

南方农业学报 2017年第2期48卷 272-276页

作者：洪登伟赵严罗登杰施力军李容柏刘芳广西大学农学院南宁530004 亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室南宁530004

【目的】筛选在多个生育期对多个强致病力细菌性条斑病病菌具有广谱抗性的水稻材料,为水稻细菌性条斑病抗性品种的培育提供可靠抗源材料。【方法】以1100份具有丰富遗传背景的水稻品系为试验材料,以高感病品种金刚30为感病对照,以5株强... 详细信息

【目的】筛选在多个生育期对多个强致病力细菌性条斑病病菌具有广谱抗性的水稻材料,为水稻细菌性条斑病抗性品种的培育提供可靠抗源材料。【方法】以1100份具有丰富遗传背景的水稻品系为试验材料,以高感病品种金刚30为感病对照,以5株强致病力水稻细菌性条斑病病菌为接种对象,采用针刺法进行多生育期、多个强致病力细菌性条斑病菌菌株重复接种抗性筛选鉴定。【结果】初筛获得14份抗病材料,占全部材料的1.27%。复筛获得9份具有中抗级别以上的材料,占全部材料的0.82%,其中有3份材料(RL6、RL9和RL14)在水稻的3个生育期对多株水稻细条病菌菌株具有抗性,尤其是RL6表现出对多菌株的广谱抗性,且抗性水平高;6份材料(RL2、RL4、RL5、RL8、RL11和RL12)在单个生育期对单株水稻细条病菌菌株具有抗性。【结论】获得3份对水稻细菌性条斑病具有多生育期广谱抗性的材料,可作为重要的抗源应用于水稻抗性品种培育,其中RL6可作为优质抗源优先应用于水稻抗性品种培育;获得6份在特定生育期对水稻细菌性条斑病具有抗性的材料,可作为候选抗源应用于水稻抗性品种培育。

关键词：水稻细菌性条斑病广谱抗性抗性资源

白粉病相关基因MLO在瓜菜类白粉病广谱抗性研究中的应用

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中国瓜菜 2015年第4期28卷 1-5页

作者：程鸿孔维萍甘肃省农业科学院蔬菜研究所兰州730070

MLO(mildew resistance locus O)被认为是研究植物广谱抗性的模式基因,它编码一种7TM跨膜蛋白,对白粉病菌具有负调控作用。野生或者人工突变获得的mlo基因,对白粉病具有广谱抗性,表明MLO在植物白粉病育种方面具有潜在的应用价值。就MLO... 详细信息

MLO(mildew resistance locus O)被认为是研究植物广谱抗性的模式基因,它编码一种7TM跨膜蛋白,对白粉病菌具有负调控作用。野生或者人工突变获得的mlo基因,对白粉病具有广谱抗性,表明MLO在植物白粉病育种方面具有潜在的应用价值。就MLO的发现、结构定位、细胞学证据、突变抗病的机制等方面的研究现状及在瓜菜类作物广谱抗性材料创制中的应用进行了总结,并讨论了今后的研究重点。

关键词：白粉病 MLO 广谱抗性

人工启动子调控NPR1基因诱导表达对拟南芥广谱抗性影响的初步研究

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人工启动子调控NPR1基因诱导表达对拟南芥广谱抗性影响的初步研究

作者：张龙湖南农业大学

学位级别：硕士

利用人工病原诱导启动子调控外源抗病基因高效表达是增强植物抗病性的重要手段之一。但是,转基因抗病需要解决两个关键问题,即如何选择外源抗病基因和怎样实现精确表达。本实验室已通过自由组合F-box、GST1-box、S-box和W-box顺式作用... 详细信息

利用人工病原诱导启动子调控外源抗病基因高效表达是增强植物抗病性的重要手段之一。但是,转基因抗病需要解决两个关键问题,即如何选择外源抗病基因和怎样实现精确表达。本实验室已通过自由组合F-box、GST1-box、S-box和W-box顺式作用元件二聚体与35S最小启动子,构建了人工病原物诱导启动子WGFS-mini35S。在此基础上,本试验做了以下研究：1.以尾巨桉、粗皮桉、尾叶桉的叶片以及尾叶桉种子苗下胚轴作外植体培养得到的绿、红、白三种颜色的的愈伤组织为材料,对四个内参基因(RTEF、RARS、EACT、 AACT)的稳定性和适用性进行评估,得到RTEF的稳定性最好,最适合做qPCR内参基因。2.以尾巨桉叶片为材料,通过瞬时表达分析了人工启动子WGFS-mini35S的诱导活性。分析结果表明,WGFS-mini35S启动子的本底表达活性是35S启动子的0.2951倍;当受到疫霉菌孢子诱导后,WGFS-mini35S启动子诱导活性有明显升高诱导活性为35S启动子的2.36倍,相对于本底表达来说提高到7.87倍;当受到水杨酸诱导后,WGFS-mini35S启动子诱导活性也有所升高。3.成功构建了WGFS-mini35S-npr1表达载体,并将其转化进农杆菌GV3101中。4.通过花序浸染法转化拟南芥,成功将植物表达WGFS-mini35S-npr1和35S-npr1(实验室保存)成功转化进拟南芥中,经PCR检测分别得到两种拟南芥转基因植株。5.观察转基因拟南芥的生长形态,发现WGFS-mini35S-npr1转基因拟南芥与35S转基因拟南芥相比,主根更长,且侧根更发达。6.经水杨酸处理野生型拟南芥和转化得到的两种转基因拟南芥植株的叶片,疫霉菌和青枯菌处理转基因WGFS-mini35S拟南芥植株的叶片,进行qPCR分析。结果显示35S, WGFS-mini35S转基因拟南芥的相对CK本底表达量倍数分别是2.99倍和6倍：水杨酸处理野生型拟南芥、35S和WGFS-mini35S转基因拟南芥叶片后,NPR1基因的相对CK表达量倍数分别2.56倍、5.67倍和14.31倍。用疫霉菌和青枯菌处理WGFS-mini35S转基因拟南芥叶片后,NPR1相对CK的本底表达量倍数分别为1.96和2.43倍。说明人工启动子转基因拟南芥能同时受到水杨酸、疫霉菌和青枯菌的高效诱导。

关键词：人工病原诱导启动子 NPR1 拟南芥广谱抗性

漆酶GhLac1通过调控胞壁合成及JA信号途径实现棉花广谱抗性

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漆酶GhLac1通过调控胞壁合成及JA信号途径实现棉花广谱抗性

通过目标启动子基因编辑及病原菌群体监控实现水稻白叶枯病持久广谱抗性

中国农学会棉花分会2018年年会

作者：胡琴闵玲朱龙付张献龙作物遗传改良国家重点实验室/华中农业大学

细胞壁结构是植物抗病抗虫的天然屏障,影响着植物的广谱抗性。我们从棉花原生质体细胞壁重建的抑制消减杂交文库中筛选到1个能够促进细胞壁合成的基因GhLac1。表达分析发现GhLac1受黄萎病菌、茉莉酸和HO诱导显著上调表达。GhLac1编码1... 详细信息

细胞壁结构是植物抗病抗虫的天然屏障,影响着植物的广谱抗性。我们从棉花原生质体细胞壁重建的抑制消减杂交文库中筛选到1个能够促进细胞壁合成的基因GhLac1。表达分析发现GhLac1受黄萎病菌、茉莉酸和HO诱导显著上调表达。GhLac1编码1个含有566个氨基酸的蛋白,具有漆酶典型的铜离子结合位点以及N端分泌蛋白信号肽。组织表达模式表明GhLac1在根系中表达量最高,其次是叶片。研究发现,超量表达GhLac1株系中木质素含量增加,表明GhLac1具有植物漆酶活性能够促进木质素单体聚合的特性。抗性鉴定表明超表达GhLac1提高了转基因棉花对黄萎病菌、棉铃虫和棉蚜的抗性。同时还发现抑制GhLac1表达后,转基因株系的木质素含量减少,但棉花苯丙烷代谢途径上游基因的表达水平和蛋白酶活性明显增加。代谢分析发现抑制GhLac1表达后转基因株系中黄酮的总含量增加,并具有抑制黄萎病菌和棉铃虫生长的作用。此外,我们还发现在抑制GhLac1表达的株系中,茉莉酸和茉莉酸异亮氨酸含量显著增加,茉莉酸下游信号途径组成型激活。细胞壁含量测定表明,与对照转基因受体材料相比,抑制GhLac1表达的转基因株系中水溶性和EDTA溶解性细胞壁多糖含量最高,而超量表达GhLac1材料中水溶性和EDTA溶解性细胞壁多糖含量最低。用转基因材料和对照材料的水溶性细胞壁多糖处理棉花悬浮培养细胞系,证实这种水溶性多糖能够促进茉莉酸合成。因此,我们推测GhLac1 RNAi株系中茉莉酸含量增加可能与细胞壁结构松弛导致水溶性和EDTA溶解性细胞壁多糖含量增加从而激活了胞壁损伤诱导的免疫反应。但研究同时发现抑制GhLac1表达导致棉花对棉蚜更加敏感。这可能是抑制GhLac1表达后植株中茉莉酸信号途径组成型激活间接抑制了在抗蚜虫中具有重要作用的水杨酸信号途径。

关键词：棉花广谱抗性漆酶 GhLac1基因黄萎病棉铃虫棉蚜

来源： cnki会议 cnki会议评论

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生物技术通报 2020年第2期36卷 187-187页

作者：王国梁美国俄亥俄州立大学

病害流行时严重影响作物产量和品质,威胁全球粮食安全。在农作物选育改良过程中,广谱抗病性(Broad-spectrum resistance,BSR)作为一种理想性状被广泛关注和应用,在近几十年中对减少农作物病害流行发挥了重要作用。具有BSR性状的农作物... 详细信息

病害流行时严重影响作物产量和品质,威胁全球粮食安全。在农作物选育改良过程中,广谱抗病性(Broad-spectrum resistance,BSR)作为一种理想性状被广泛关注和应用,在近几十年中对减少农作物病害流行发挥了重要作用。具有BSR性状的农作物在生长过程中对多种病原物或一种病原物的不同小种具有抗性,然而,通过传统育种的方式获得具有BSR性状的农作物耗时较长。近些年,以CRISPR/Cas9技术为代表的基因编辑技术为快速创建具有BSR性状的农作物提供了可能。

关键词：水稻白叶枯病农作物病害广谱抗性病害流行全球粮食安全广谱抗病性传统育种选育改良

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新型L-谷氨酸噬菌体广谱抗性菌的选育途径

发酵科技通讯 1991年第1期20卷 58-58页

噬菌体业已成为味精行业的一大公害。为消除噬菌体污染,人们进行了不懈努力。传统的方法是以生产菌本身(目前国内普通使用 T6-13或其衍生株)为亲株,通过诱变或融合处理选育噬菌体抗性株,这类菌株虽具有噬菌体抗性,但因其细胞外层结构已... 详细信息

噬菌体业已成为味精行业的一大公害。为消除噬菌体污染,人们进行了不懈努力。传统的方法是以生产菌本身(目前国内普通使用 T6-13或其衍生株)为亲株,通过诱变或融合处理选育噬菌体抗性株,这类菌株虽具有噬菌体抗性,但因其细胞外层结构已不可避免地遭受损伤,导致产酸和提取性状恶化,难以在工业生产中推广应用。

关键词： L-谷氨酸广谱抗性味精行业亲株抗噬菌体菌工业生产乳糖发酵短杆菌天然抗性味精厂生物化学制药