稻瘟病

华南农业大学期末考试卷

2010 学年第一学期考查科目：真菌学考查类型：文献综述

学号200730200308 姓名何晓盈年级08植保5 成绩评阅人

水稻抗稻瘟病基因的研究进展

摘要水稻是重要的粮食作物,稻瘟病严重影响水稻的产量和品质"实践证明,培育和合理利用抗病品种是控制该病害最经济有效和对环境最安全的途径"然而,往往具有单一抗病基因的水稻品种在广泛种植一段时间以后就丧失了抗病性"因此,对稻瘟病的防治一般从两方面着手,一方面需不断地发掘和创造新抗原;另一方面,抗病基因是植物-病原物互作中的一个关键因子,克隆抗病基因是研究植物抗病机制!揭示植物-病原物互作机理和了解寄主与病原菌共进化规律的基础,为控制和防治该病害提供全新的理论与途径"(却志群，2007)

关键词水稻抗稻瘟病遗传分子生物

稻瘟病，中文别名，稻热病、火烧瘟、叩头瘟、吊颈瘟。病原中文名称：灰梨孢，稻梨孢；病原拉丁学名：无性态称灰梨孢Pyricularia grisea(Cooke)Sacc．有性态称稻梨孢Pyricularia oryzae Cav．

症状：主要为害叶片、茎秆、穗部。因为害时期、部位不同分为苗瘟、叶瘟、节瘟、穗颈瘟、谷粒瘟。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。

Phyricularia grisea （Cooke）Sacc.称灰梨孢=Pyricularia oryae Cav.称稻梨孢，属半知菌亚门真蓖。有性态为Magnaporthe grisea （Hebert）Barrnov.属子囊菌亚门真菌。自然条件下尚未发现。分生孢子梗不分枝，3-5根丛生，从寄主表皮或气孔伸出，大小80-160×4-6（μm），具2-8个隔膜，基部稍膨大，淡褐色，向上色淡，顶端曲状，上生分生孢子。分生孢子无色，洋梨形或棍棒形，常有1-3个隔膜，大小14-40×6-14（μm），基部有脚胞，萌发时两端细胞立生芽管，芽管顶端产生附着胞，近球形，深褐色，紧贴附于寄主，产生生侵入丝侵入寄主组织内。该菌可分做7群，128个生理小种。

病菌以分生孢子和菌丝体在稻草和稻谷上越冬。翌年产生分生孢子借风雨传播到稻株上，萌发侵入寄主向邻近细胞扩展发病，形成中心病株。病部形成的分生孢子，借风雨传播进行再

侵染。播种带菌种子可引起苗瘟。适温高湿，有雨、雾、露存在条件下有利于发病。菌丝生长温限8～37℃，最适温度26～28℃。孢子形成温限10～35℃，以25～28℃最适，相对湿度90％以上。孢子萌发需有水存在并持续6～8小时。适宜温度才能形成附着胞并产生侵入丝，穿透稻株表皮，在细胞间蔓延摄取养分。阴雨连绵，日照不足或时晴时雨，或早晚有云雾或结露条件，病情扩展迅速。品种抗性因地区、季节、种植年限和生理小种不同而异。籼型品种一般优于粳型品种。同一品种在不同生育期抗性表现也不同，秧苗4叶期、分蘖期和抽穗期易感病，圆秆期发病轻，同一器官或组织在组织幼嫩期发病重。穗期以始穗时抗病性弱。偏施过施氮肥有利发病。放水早或长期深灌根系发育差，抗病力弱发病重。(温嘉伟等，2009) 水稻稻瘟病抗性遗传比较复杂,可划分为2种重要的类型:完全抗性和部分抗性,完全抗性由主效基因控制,具有质量效应!完全遗传和小种专化性,对品种抗性释放具有重要作用,一般由1~3对显性基因控制,在少数情况下为隐性基因和不完全显性基因控制;部分抗性则由多个微效基因控制,部分品种在田间表现为发病轻或减缓病害的发生,由许多微效的!起累加作用的基因控制部分抗性,表现为降低病斑数目和病斑大小,一般可对多个小种有效,对抗性的稳定性起重要作用"到目前为止,至少报道了84个稻瘟病抗性基因,其中pi21!Pi34 Pi35!Pb1!Pif!Pikur1!Pikur2!Pi-se1属于单基因控制的部分抗性基因,其余的76个均为主效抗性基因"这些基因成簇地分布于除第3染色体外的其他染色体上,而且,同一染色体含有多个抗性基因,有些位点上的基因或是等位或是紧密连锁"

大量抗瘟性资源的发掘及分子标记种类和数量的不断增加,带动了稻瘟病抗性基因定位和精细定位的飞速发展"迄今至少有45个抗稻瘟病基因被定位在水稻染色体上,定位和作图中采用的群体包括2群体!回交群体!加倍单倍体(DH)群体和重组自交系(RIL)等,涉及的方法和标记有经典遗传定位、同功酶、RELP、RAPD和SSR等"Yu等用感病籼稻039与5173和建立重组自交系,定位了Pi-2(t)和Pi-4(t) ,wang等利用039与的重组自交系将25(t)和27(t)分别定位于第4和第11号染色体"随后,朱立煌等在窄叶青8号中定位了1个新的广谱抗稻瘟病基因Pi2zh,该基因被国际有关命名机构正式命名为Pi211"1995年,郑康乐等在我国地方品种红脚占第12号染色体上定位了Pi2h21(t)"在此之后,Pi217(t)!Pi215(t)!Pi213(t)和Pi214(t)!Pi216(t)!Pi223(t)!Pi218(t)!Pi220(t)和Pi219(t)等抗瘟性基因也先后被鉴定和定位"李仕贵等在高抗稻瘟病保持系地谷第2染色体定位了Pi2d(t),张建福等在广谱抗性品种云引中初步定位了6个稻瘟病抗性基因,等于2006年将Pigm(t)精细定位于第6号染色体5483和0428之间70的区间内"（邓其明等，2009）

转座子标签克隆法转座子标签法(transposontagging)是利用转座子插入到目的基因的内部或附近,引起基因失活,产生出易识别的突变表型,然后利用插入DNA片段作探针,筛选突变体基因组文库,克隆目的基因"目前,已通过转座子克隆法克隆出25种植物的抗病基因"Johal等首先利用

此法从玉米中分离出抗灰色长蠕孢(Helminthosporiumcarbon2um)1号小种的Hm1特异抗真菌基因[24]"Johns等和Thomas等利用同样的方法分别从番茄中克隆了抗叶霉病基因Cf29和Cf24"但是,该方法中筛选转座子插入突变体是一项十分耗力的工作,而且容易出错,所获得的突变体还需要进一步鉴定是自然突变还是插入突变,需要花很多时间"

基于同源保守序列的克隆方法基于同源保守序列的克隆方法是一种参考已知基因的保守序列克隆其他基因的方法"该方法以其他种属的同源基因被克隆为前提,根据守序列设计并合成特异性的简并引物,对植物基因组DNA进行扩增,得到抗病基因类似序列,检测这些序列与抗病性的共分离情况"若它们与抗病基因紧密连锁或带有抗病基因的同源序列,则可用其作为探针筛选cDNA文库或基因组文库,得到目的克隆"该方法需要构建文库和筛库,需要花很多时间和精力,同时,不只是抗病基因才有保守结构,许多ATP和GTP结合蛋白都有此序列,而且基因组中有大量的假基因存在,所获得的候选基因并不都具有能鉴定出的功能"因此,目前该方法在抗病基因的克隆中只用作辅助方法"总之,随着结构基因组学研究的完成,功能基因组学研究手段的发展,克隆功能基因的方法越来越多"如表达差异筛选克隆法(DifferentialSereening)!mRNA差异显示(mRNAdifferentialdisplay)法以及抑制性消减杂交法(SuppressionSubtractiveHy2bridization,SSH)等,但是每一种克隆方法都不是万能的,在实验过程中,要综合运用这些技术以及其他的基因克隆方法,相互补充,才能最终快速!准确地达到预期的目标"（却志群，2007）

稻瘟病是世界性的最严重的水稻病害之一，利基因有Ｐｉ２、、Ｐｉ９Ｐｉ２５（ｔ）、Ｐｉ２６（ｔ）和Ｐｉｇｍ（ｔ），其中Ｐｉ２和用抗病基因并结合分子标记辅助选择育种是快速解Ｐｉ９已经被克隆，Ｐｉｇｍ（ｔ）与Ｐｉ２或Ｐｉ９紧密连锁或者等决稻瘟病病害的一种最经济有效的方法。但目前对位（Ｚｈｏｕｅｔａｌ．，２００６；Ｑｕｅｔａｌ．，２００６；Ｄｅｎｇｅｔａｌ．，２００６）。抗性基因的研究主要是针对水稻生育期的某个阶在该位点抗性基因是成簇分布，基因成簇分布在抗病段，尤其是在苗期。同时，并没有确切的证据证明叶基因中是一个普遍的现象，如抗水稻白叶枯病基因瘟抗性与穗颈瘟存在一定的正相关。因此，往往存在Ｘａ２１簇和拟南芥的抗性基因ＲＰＰ１基