水稻稻瘟病及其抗病基因的鉴定、分子标记的研究进展
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 encesV o.l 15N o .1Jan .,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:AThe R esearch Progress on R ice B l ast FungusREN 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。
稻瘟病(Magnaporthe grisea)研究进展图片

• 一个较大范围的遗传事件导致AVR2YAMO基因在其调聚位点失活 • 中国的谱系Ⅴ的菌株有同样大小AVR2YAMO E coR I片断(大约1.8kb) • 菌株有AVR2- YAMO调聚位点,具有与那 些研究相似的遗传不稳定性结果。
2.转位因子
• 转位因素提供了一个可证实的M.grisea遗 传变异的来源。已确定4簇的转位因子, 同时几个明显没有特征的重复DNA序列。 包括一个推断回复因素,即名为MGR538
三、致病的分子机理
• 1.侵入 • 2.扩展 • 3.孢子形成
1.侵入
• 稻瘟病菌已进化了一种复杂的机械侵入寄主组 织的机理,使用一种专门的附着胞,可能产生 最高的所知膨胀压。
• 附着胞发育特征包括附着胞孔,与基质相连接, 孔壁的覆盖物,和有局部浓缩的侵入栓,细胞外 的粘液和胶质物在侵入过程起关键作用。 • 遗传或化学方法阻止黑色素DHN的生物合成, 使附着胞不能产生侵染功能。沉积在原生质膜 和附着胞壁较厚一层黑色素,在附着胞内对可 溶性小分子渗透性起着栅栏作用。对构建巨大 的侵染栓压力起关键作用,估计在8obar,对非 生物降解,人工表面病菌使用机械侵入方式, 调节压力。构建的可溶性分子可能来源于糖原 的分解,因为在侵入前压力构建期,细胞质糖 原球体消失。
• 第二个惰性基因,PWL3,来自同一稷属 病菌和另一个惰性基因PWL4来自弯叶画 眉草,都已克隆。克隆的PWL3基因编码 一个无活性的蛋白质,PWL4基因编码一 个活性的蛋白质,但不表达 • PWL1 、 PWL3 和 PWL4 蛋白质分别与PWL2 蛋白质有74、49和55%相似性,PWL基因 看来是一个动态的,快速进化的基因族。
2.AVR2-YAMO无毒基因族
• AVR2-YAMO基因整个存在在一个调聚 15kbDNA片断内。这个基因编码含223氨 基酸的蛋白质。 • 在水稻病菌、马唐属病菌和狼尾草属病 菌中,存在AVR2-YAMO较高同源性的序 列。
抗稻瘟病分子标记辅助选择的研究进展

费少、 稳定性高等优点 , 符合大规模检测 的要求 , 因
此 也被广 泛用 于抗 稻瘟 病基 因的定位 。
11 基 于 R L . F P标 记 的定位
十几年 的 时间 , 且 受 有无 合 适 的病 菌 菌株 和病 菌 并 发病条 件 限制 , 定结 果容 易造成 误 差 , 至造成 抗 鉴 甚 性 基 因丢失 , 因此 选 择 效 率 较 低 J 3。如何 提 高选 择 效率 , 减少 育种过 程 中 的盲 目性 , 聚合 多个抗 性 基 因 是将来 抗 病育种 的关 键 。近 2 0年来 , 分子 标记 技术
择, 即通 过分析 与 目的基 因紧 密 连锁 的分 子 标记 的 基 因型来 进 行 选 择 , 提 高 育 种 效 率 J缩 短 育 种 可 , 年 限 , 能快速 地将 多个抗 病基 因聚合 , 并 培育 出持久
收稿 1期 :0 8—0 0 3 20 4— 9
利用 R L F P标 记 在 近等 基 因 系 C0 P T 中发 现一 14 K
稻瘟病 是水 稻 上最 重 要 的病 害之 一 , 主要 由子 囊菌 Manp r e re ( ee ) ar 无 性 世 代 为 gaot ia H br Br( hgs t
pr uai re a c 引 起 。 据 估 计 , 9 5~19 yi lr gi a Sc ) c a s 17 90
20 N 0 。 0 6 G 9)
作者简介 : 姚
主基 因 P —h一 ( ) 它 位 于第 1 色体 上 , 离 i t, 2染 距
基金项 目: 云南省科技 人才项 目( 号:0 4 Y 1—1 ); 编 20P O 2 云南省教委 重点 项 目 ( 号: 6 0 7 ; 南 省 科 技 攻 关 项 目 (编 号 : 编 0 Z 0 B) 云
水稻稻瘟病抗性的研究进展

研究 , 发现离体 叶片保 绿剂苯骄咪 哇最适 浓度为 10 0— 2 0m 、接种浓 度 2 3 1 m 孢子 浓度和水 稻接 0 - x 0 个/ l 种龄期 4 5叶龄是抗性鉴定的最佳条件 。 ~ 韩美丽等嘲 利
我 国凡有水稻栽 培的地 方都有稻瘟病发生 ,丘陵 地区发 生尤其严重 。 流行年份 , 重病 区一般造成水稻减
前, 对稻瘟病 的防治采取 了“ 以利 用抗病 品种为核心 , 以健康栽培等农业措施 为基 础 ,适 当辅 以化学农 药防
治” 的综合 措施 , 此举 有效控制 了稻瘟病 的流行危 害 ,
2 抗性资源 的筛选与利用
抗病种质资源 的发掘7 年代后期 , 国开展了 0 我 水 稻 品种 资 源抗 稻 瘟病 鉴 定全 国联 合试 验 研 究 , 对
好, 孢子 萌发率 较高 , 分别 达到 了 8 . 、6 %, 度 4 % 8. 温 7 5 为 2 ℃时 ,接种用孢子悬浮液 的浓 度 l ls2 1s 8 x O- x 0 个/ m 较 为合适 。 l
失的稻谷大约可 以满足 60 0 0 万人 口的粮食需求l 引 。由
此可见 , 稻瘟病 的流行严重威胁到水稻的高产稳产 。 目
受外界气候 因素影响 , 占用空间小 。 但在 品种 的抗性鉴 定 中还存 在许 多 问题 , 如鉴定方 法 、 评价 标准不统 一 ,
引起的 , 是世界各稻 区危 害最严重的水稻病害之一 。 稻 瘟病 的发 生最早 可追溯 到 40年前 , 国宋应 星 13 0 我 67 年所著的《 天工开物》 一书就有稻瘟病 的记载 , 其后 , 日
摘
要: 稻瘟病是 当前粳稻主产区危害最严重 的病 害之一 , 而品种抗 病性 的利 用则 被公认 为是病 害综合 防治 的
水稻稻瘟病及其抗病基因的鉴定、分子标记的研究进展

水稻稻瘟病及其抗病基因的鉴定、分子标记的研究进展水稻稻瘟病(Magnuprothe grisea.无性态:Pyriculariagrisea)是水稻最主要的病害之一。
水稻为世界上最重要的粮食作物之一,世界约有1/2人口以稻米为主食。
但是由于水稻病虫的危害,平均每年有近10%产量遭受损失。
稻瘟病又称稻热病,因为害期、部位不同分为苗瘟、叶瘟、穗瘟、节瘟、谷粒瘟等类型,其中以叶瘟危害最大。
稻瘟病广泛分布于水稻栽培的国家和地区,每年都造成严重损失。
据统计,1975~1990年间全世界11%~30%的水稻因稻瘟病而颗粒无收,全球粮食损失达1.57亿吨,年增长超过1千万吨(Baker等,1997)。
我国的稻瘟病危害也相当严重,自上世纪90年代以来,我国稻瘟病的年发生面积均在380万hm2以上,年损失稻谷达数亿公斤(董继新等,2000)。
目前,我国北方粳稻面积有7000万亩,约占全国水稻播种面积的17%,其中东北地区粳稻面积4700万亩左右。
与南方籼稻相比,北方粳稻在品质和商品量上占有独特优势,其发展潜力巨大。
因此有效控制和防治稻瘟病害具有十分重要的意义。
为了减少病虫害造成的水稻产量损失,人们多采用综合防止的措施,最主要的技术有两种:一是利用不断更新换代的化学农药;二是选择对主要病虫有抗性的良种。
前者不仅成本较高而且污染环境,毒害人体,不利于现代农业的持续发展。
因此改良水稻品种的抗性成为水稻育种工作者的重要目标之一。
长期的生产实践证明,水稻抗稻瘟病品种的选育和利用是防治稻瘟病行之有效的措施。
但由于引进和新育成的抗稻瘟病品种的单一化和稻瘟病生理小种遗传的复杂性和致病力的多样性,往往造成抗病品种在推广种植3~5年后即因产生能侵染该品种的优势小种,最终导致新品种抗性丧失(Ahn等,1996)。
因此加快抗病育种的进程,加强对稻瘟病的防治研究是一项十分迫切而重要的任务。
1.1 水稻稻瘟病的研究进展1.1.1 水稻稻瘟病病原菌研究进展1.1.1.1 水稻稻瘟病菌致病型(生理小种)的研究早在1922年,日本Sasaki(Yamada,1985)在选育抗病品种中就已发现了稻瘟病病菌(Pyricularia garise)的生理分化现象。
水稻抗稻瘟病分子育种研究进展

有关的基 因。0 2 世纪 8 年代兴起的遗传转 化技术 , 0 由于可
打破 生殖 隔离 定 向改 造 动植物 而 被 国 内外 育 种学 家广 泛关
注 。 国对水稻 的基 因工程 研究 起 步较 早 , 基 因育种 工作 我 转 始于 18 年 , 99 当时杨 虹 等 _ 原 生质 体融 合 技术 将 基 因 l 】 用
连 锁 , 利于导 入远 缘 优 良基因 。 有
2 抗稻 瘟病基 因工程 育种
抗 稻瘟 病基 因包 括水 稻 自身 的抗 病基 因和与 防卫 反应
最经 济有 效 的措 施 。 多年 来 , 水稻 育 种专 家及 病 理学 家 的 在
共 同努力 下 , 育成 了不少 抗病 品种 , 水稻 生 产 中发挥 了很 在 大 的作用 。 然而 , 大多 数抗 病 品种 的抗 性 效应 只 能维 持 2 3 ~
发展 和 应用 , 为稻 瘟 病持 久 抗性 的研 究 提供 了一 种非 常有 用 的工 具 。 内外 在 应 用这 一 技术 对 稻 瘟 病抗 性 育 种方 面 国
稻瘟 病 育 种上 取得 了一定 的成 绩 。 吉林 省 延 边朝 鲜 族 自治 州农科 所 与吉林 农业 大 学 合作 , 功地 将菰 的总 D A导入 成 N 水 稻 , 成抗 病 、 产 的水 稻 新 品种 通 3t 。 山大 学 生 育 高 2J 中 2 等
导入 水稻 品种 台梗 2 9 这些 年 来 , 国利 用基 因 工程 在抗 0。 我
年, 因此 如何 延长 品种 稻瘟 病 的抗 性 周 期 已成 为 各 水稻 生 产 国水稻 改 良项 目中的首 要 问题 。 2 世 纪 8 年 代 后期 自 0 O 以来 , 随着建 立在 以 D A多态 性 为基 础 的分 子标 记技术 的 N
分子标记在稻瘟病抗性育种中应用的研究进展

以D N A多态性为基础的分子标记技术 的发展和应用 , 为 稻瘟病持久抗 性 的研 究提 供 了一种有 用工 具。 目前 已开发 2 0多种 D N A 分子标记 , 主要包括基 于 D N A— D N A杂交 的限 制性片段长度多态性 R F L P标记 、 数 目可变 串联重 复多态性 ( V N T R) 和基于 P C R技术的 D N A分子标记 。R F L P是最先被
7 0 %作底肥 , 2 5 %~ 3 0 %作分蘖肥 , 5 % 一1 0 %作穗粒 张 羽 , 硕 士, 副 教授 , 从 事分 子遗 传 研 究 。E—r a m 1 :
z y 68 1 6 9@ s i n a . e o m。
海拔 5 0 0 m以上区域 宜于 3月 中下旬至 4月上旬播种。秧 田
瘟病分为苗瘟 、 叶瘟 、 叶枕 瘟 、 节瘟 、 穗瘟 、 枝 梗瘟 、 谷粒瘟 , 其
稻瘟病最安全 、 经济 、 环保的方法 。目前抗病水稻品种 的育种
方法 主要是常规育种和分子标记辅助育种 。常规育种是通过 有性杂交 , 利用植株表型选择和抗性鉴定相结合 , 进行抗病 品
种选育 。常规育种费时费力 , 不利于进行多基 因聚合 , 很难实 现选育 品种的广谱抗性和持 久抗性 。而利用分子标记辅 助育 种可 聚合多个抗性基因 , 获得广谱持久抗 病的水稻 品种 , 是解 决稻瘟病危 害的有 效途径 。本文 综述 了分子 标记技 术在
江 苏农业科 学
张晓娟 , 张
2 0 1 3年第 4 1卷第 8期
一 7 3一
羽, 张辰露 , 等. 分子标记在稻瘟病抗性育种 中应用 的研究进展[ J ] .江 苏农业科学 , 2 0 1 3 , 4 1 ( 8 ) : 7 3 — 7 5
分子标记技术在水稻育种研究中的应用

分子标记技术在水稻育种研究中的应用Sheng摘要:判别水稻育种亲本的籼、粳属性\稻瘟病和白叶枯病的防治都是育种工作的焦点,利用分子标记辅助选育能准确高效鉴定水稻材料的籼粳属性以及选择与改良稻瘟病和白叶枯病的抗性植株,为水稻籼粳亚种间杂种优势的利用以及培育新品种提供了新的方法和手段.关键字:分子标记;籼粳鉴定;InDel;白叶枯病;稻瘟病翻页之后前言水稻是我国最重要的粮食作物, 在长期的栽培驯化过程中,形成了明显的遗传分化,其中籼粳亚种的分化是其分化的主流。
由于籼粳亚种间具较远的遗传关系,两者间的杂种一代比品种间杂种具更大优势,若能成功利用,预计理论产量可超过现有高产品种30% ~ 50%。
要有效利用籼粳亚种间杂种优势,要先正确判别育种亲本的籼粳属性。
传统的鉴定方法易受生长环境影响.以程氏指数法为主的形态学指标的判别需要操作者具有一定的经验,利用DNA 水平分子信息的多态性区分籼粳稻是近年来兴起的新技术,并伴随着水稻基因组学的发展而不断创新[1]。
随着水稻和高产栽培措施的推广, 稻瘟病和白叶枯病等病害呈不断加重的趋势, 已成为水稻生产的主要障碍, 每年都造成严重的经济损失。
水稻对稻瘟病和白叶枯病持久抗性的问题一直未取得突破性的进展。
传统选育方法依赖于抗性鉴定和表型选择, 不仅周期长而且受许多条件的限制。
建立在以DNA多态性为基础的分子标记技术的发展和应用, 为持久抗性的研究提供了一种非常有用的工具[2-3]。
一分子标记辅助育种简介1\选择的前提条件及其优越性作物相关性状特异高效分子标记是MAS操作的关键基础。
MAS成功与否主要决定于准确定位QTL/主效基因的多态性标记遗传图谱、标记与QTL/基因间的紧密连锁程度、标记和基因组间有一定的重组率等[4]。
MAS的最终目标是寻找最感兴趣的等位变异基因和从分离群体中选择最理想的个体,这些个体以植物部分或全基因组等位组成为基础。
分子标记辅助育种选择依据与目标基因紧密连锁的分子标记对目标性状进行间接选择,实现了表现性选择到基因型选择的根本转变,在作物育种中显示出了其独特的优越性,具体表现在可克服性状表现型鉴定的困难\允许早期选择\允许更广泛和更加强度的选择\可进行无破坏性的性状评价与选择\可加快育种进程\提高回交育种效率[5-6].2 \类型简单重复序列(SSR)是农作物中主要广泛应用的标记方法,重复性好,共显性、可遗传、相对简单便宜,且具高多态性。
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水稻稻瘟病及其抗病基因的鉴定、分子标记的研究进展水稻稻瘟病及其抗病基因的鉴定、分子标记的研究进展水稻稻瘟病(Magnuprothe grisea.无性态:Pyriculariagrisea)是水稻最主要的病害之一。
水稻为世界上最重要的粮食作物之一,世界约有1/2人口以稻米为主食。
但是由于水稻病虫的危害,平均每年有近10%产量遭受损失。
稻瘟病又称稻热病,因为害期、部位不同分为苗瘟、叶瘟、穗瘟、节瘟、谷粒瘟等类型,其中以叶瘟危害最大。
稻瘟病广泛分布于水稻栽培的国家和地区,每年都造成严重损失。
据统计,1975~1990年间全世界11%~30%的水稻因稻瘟病而颗粒无收,全球粮食损失达1.57亿吨,年增长超过1千万吨(Baker等,1997)。
我国的稻瘟病危害也相当严重,自上世纪90年代以来,我国稻瘟病的年发生面积均在380万hm2以上,年损失稻谷达数亿公斤(董继新等,2000)。
目前,我国北方粳稻面积有7000万亩,约占全国水稻播种面积的17%,其中东北地区粳稻面积4700万亩左右。
与南方籼稻相比,北方粳稻在品质和商品量上占有独特优势,其发展潜力巨大。
因此有效控制和防治稻瘟病害具有十分重要的意义。
为了减少病虫害造成的水稻产量损失,人们多采用综合防止的措施,最主要的技术有两种:一是利用不断更新换代的化学农药;二是选择对主要病虫有抗性的良种。
前者不仅成本较高而且污染环境,毒害人体,不利于现代农业的持续发展。
因此改良水稻品种的抗性成为水稻育种工作者的重要目标之一。
长期的生产实践证明,水稻抗稻瘟病品种的选育和利用是防治稻瘟病行之有效的措施。
但由于引进和新育成的抗稻瘟病品种的单一化和稻瘟病生理小种遗传的复杂性和致病力的多样性,往往造成抗病品种在推广种植3~5年后即因产生能侵染该品种的优势小种,最终导致新品种抗性丧失(Ahn等,1996)。
因此加快抗病育种的进程,加强对稻瘟病的防治研究是一项十分迫切而重要的任务。
1.1 水稻稻瘟病的研究进展1.1.1 水稻稻瘟病病原菌研究进展1.1.1.1 水稻稻瘟病菌致病型(生理小种)的研究早在1922年,日本Sasaki(Yamada,1985)在选育抗病品种中就已发现了稻瘟病病菌(Pyricularia garise)的生理分化现象。
此后,各国先后开始了对水稻稻瘟病菌的研究,大致经历了以下几个阶段:第一阶段是各国用传统方法进行的本国稻瘟病菌鉴别品种的筛选及病原菌致病型(生理小种)的鉴定阶段。
日本、美国、印度、菲律宾、朝鲜等国先后于上世纪50~60年代就各自确定了一套鉴别品种(Atkins等,1967),并进行了稻瘟病菌小种的研究。
如日本于1961年制定了12个品种为一套的鉴别品种,共鉴定出了18个小种。
1963~1965年,美国和日本又进一步协作研究确定了一套国际鉴别品种(Atkins等,1967)。
我国稍晚一些,在70年代末才开始了全国范围内的鉴定品种的筛选和稻瘟病菌生理小种的鉴定工作(全国稻瘟病菌生理小种联合实验组,1980),从中选出特勃、珍龙13、四丰43、东农363、关东51号、合江18号和丽江新团黑谷7个品种为中国稻瘟病菌生理小种的鉴别品种,同时鉴定出7群43个生理小种。
但由于使用的鉴别品种不同,各国的小种名也各不相同。
我国小种的分类和命名法与国际小种的体系大致相同,是以鉴别品种的抗性群而先分群,再编号。
第二个阶段是单基因鉴别品种产生及应用阶段。
单基因鉴别品种和鉴别菌系都是根据基因对基因学说而鉴别的,它不仅鉴别能力强,而且鉴别品种可以鉴别菌系,反过来鉴别菌系也可以区分品种。
目前,各水稻生产国和地区都有自己的一套鉴别品种,在这方面的研究,日本己居于世界前列。
1976年,日本的山田昌雄率先提出了9个为一套的单基因鉴别品种,并从2245个菌株中鉴定出23个小种。
我国于1992年由段永嘉筛选出了云玉一号(Pi-a)、高梁稻(Pi-i)、关东51(Pi-k)、楚粳1号(Pi-km)、滇榆1号X福锦(Pi-z)、大理782(Pi-ta)、单83-3(Pi-ta2)、城堡1号(Pi-zt)等9个为一套的单基因鉴别品种,在鉴别能力上与日本9个单基因鉴别品种等同而优于我国原有的7个鉴别品种。
小种的命名法则采用Gilmour氏的8进位标记法(Gilmour,1973)。
第三个阶段是抗稻瘟近等基因系鉴别品种的选育和应用阶段。
由于近等基因系清除了遗传背景对鉴定结果的影响,从而使得鉴定结果更具有说服力。
国际水稻所(IRRI)于1992年选育了一套以籼型高感品种C039为背景的近等基因系(Near-isogenic lines,NILs)(Mackill&Bonman,1992)。
而我国于1995年由凌忠专等选育了一套以粳型高感品种丽江新团黑谷为背景的近等基因系。
籼粳两套鉴别品系的选育成功为稻瘟病菌的准确鉴定及水稻抗稻瘟病育种提供了良好的基础。
陈惠兰(2000)利用两套鉴别品系对我国中部和南部12个省份的稻瘟病菌群体的致病型组成进行了鉴定,从而为在不同稻区有针对性地利用不同的抗性基因进行水稻抗病育种提供了实验依据。
1.1.1.2 稻瘟病菌遗传多样性的研究实践己证明,利用抗病品种是经济有效的防治措施,然而新推广的抗病品种通常在三、五年内就成为感病品种。
正因为如此,有必要深入开展对稻瘟病菌的鉴别、分类以及变异性和稳定性的研究。
根据菌株在鉴别品种上的反应来划分小种,所划分的小种往往因鉴别品种的不同而异。
另外,在接种过程中环境及外界条件的干扰也会影响研究结果,使之相互矛盾。
因此,只有建立一个统一的生物学测定分析标准,并从稻瘟病菌本身的遗传学进行研究,才能避免在对稻瘟病菌的遗传多样性和变异性研究中出现相互矛盾的结果。
Hamer等(1989)首先报道了从稻瘟病菌基因组中克隆到了一组散布的中等重复序列的DNA片段(即Magnaporthe Grisea Repeat,MGR),在稻瘟病菌株间具有丰富的多态性,可以鉴别出不同来源的稻瘟病菌。
此后,Hamer和Levy研究组与世界多国科学家广泛合作,开展了稻瘟病菌的指纹分析,包括哥伦比亚、菲律宾、中国等多个国家(沈瑛等,1996;Levy等,1991;Levy等,1993)。
我国利用稳定的日本菌株北1发展了一套自己的具有高度多态性且散布的重复顺序克隆,命名为POR(源于Pyricylaria oryzae repeat)(朱衡等,1994)。
这为我们进一步从分子水平认识稻瘟菌群体遗传结构,开展抗瘟持久化研究与利用奠定了良好的基础。
1.1.2 水稻稻瘟病抗性遗传研究水稻稻瘟病抗性遗传是很复杂的:从寄主与病原菌生理小种的关系上,可分为垂直抗病性和水平抗病性;从抗病性遗传的方式,可分为质量遗传的抗病性(单基因抗病性)和数量遗传的抗病性(多基因抗病性)。
垂直抗病性又叫“小种特异性抗病性”或“专化性抗病性”,其特点是寄主对于某些生理小种能够高度抵抗,但对于另一些生理小种则高度感染,即对于病原菌不同生理小种具有“特异”反应或“专化”反应。
垂直抗病性的遗传往往是单基因或少数主基因决定的简单遗传,杂种后代分离比较简单。
而水平抗病性则对不同生理小种没有什么“专化”和“特异”反应,所以又叫“非特异性抗病性”或“非专化性抗病性”。
在遗传上,水平抗病性大多是微效多基因所决定的数量遗传,其杂种后代分离比较复杂。
迄今的研究表明,稻瘟病抗性可由单个或多个显性主基因和微效多基因(QTL)控制(Wang等,1989),亦有个别隐性基因控制的报道(Yu等,1987)。
到目前为止,各国学者和科学家已从不同抗性资源中鉴定出大约50个抗稻瘟病主基因位点和 10个微效基因位点。
主效基因抗性是具有质量效应、完全遗传和小种专化性的抗性。
早期,日本学者Kiyosawa等用经典遗传学的方法在8个位点定位了13个完全抗性基因。
随着分子生物学的发展,借助各种DNA分子标记技术定位了一系列稻瘟病抗性基因。
Yu等(1991,1996)用近等基因系(NILs)定位了Pi-1(t),Pi-2(t)和Pi-4(t)3个基因,它们分别位于第11,6和12染色体上,标记与目的基因的图距分别为14.0cM,2.8cM和15.3cM。
Mackill和Bowman(1992)在近等基因系C104PKT中发现1个新的抗稻瘟病位点,能抗IRRI分离的稻瘟病菌小种P03-82-51,命名为Pi-3(t)。
Wang等(1994)利用RILs群体定位了2个稻瘟病抗性主效基因Pi-5(t)和Pi-7(t),分别位于第4和第11染色体上。
Yu (1991)还在来源于另一个组合的DH群体中定位了Pi-6(t)基因,该基因也位于第12染色体上。
朱立煌等(1994)利用RAPD标记定位了抗稻瘟病基因Pi-zh[Pi-11(t)],它位于第8染色体上,是首次在第8染色体上发现的稻瘟病抗性主效基因。
郑康乐等(1995)定位了1个抗稻瘟病主效基因Pi-h-1(t),它位于第12染色体上。
自稻瘟病抗性基因命名规范化以来,基因数目至少已经注册到第20号即Pi-20(t)(Iwata,1997),而且每年都有新的稻瘟病抗性基因被发现和命名。
目前,有些抗性基因被定位于同一条染色体上很靠近的区域,由于各个研究组采用的材料不同(包括水稻和稻瘟病菌株),以及材料缺乏足够的交流,这些基因的等位性还研究得不够。
有迹象表明,这些位点上的基因要么是等位的,要么是紧密连锁的。
实际上基因簇的存在是许多植物抗性基因的共同特点,是植物和其病原菌长期协同进化的产物,其有重要的生物学意义。
由于仅具有一个主效基因的抗性容易被新的病原菌小种克服而导致感病,而在水稻—稻瘟病菌系统中,高水平的部分抗性被认为是与持久抗性相关联的(Yeh & Bonman,1986;Bonman等,1992),因此,由微效多基因或数量性状位点(QTL)提供的部分抗性逐渐受到人们的重视。
微效多基因抗性是控制水稻对稻瘟病菌的不完全抗性,是由许多微效的起累加作用的基因控制的部分抗性,表现为降低病斑数目和病斑大小,一般可以对多种小种有效,为小种非专化性抗性。
早期,由于数量性状本身的复杂性体现在易受环境条件的影响,微效基因的效应容易被品种的主效基因遮蔽,以及遗传研究方法的局限性等,使得持久抗性品种的遗传背景依然没有很好地被阐释。
但随着分子生物学与统计学的不断发展,使得提供部分抗性的因子作为一个分开的QTL来研究成为可能和必然。
1994年,Wang等(1994)发现持久抗瘟品种Moroberekan中除了含有主效基因外,还存在与抗瘟性有关的QTL,并利用分子标记对这些QTL进行了定位,进一步研究发现这些QTL共解释了60%的病斑数目所表现的变异。
由此可见,分子标记种类和数量的大量涌现及高密度分子标记连锁图的成功构建,在数量性状位点的定位中发挥了重大的作用。