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江苏近年育成粳稻新品种/系的稻瘟病抗性基因及穗颈瘟抗性分析 被引量：20
1
作者 王小秋 杜海波 +6 位作者 陈夕军 李明友 王嘉楠 许志文 冯志明 陈宗祥 左示敏 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期413-424,共12页
【目的】明确水稻品种携带的抗稻瘟病基育种应用价值,是利用抗病基因培育抗病品种控制病害流行的重要前期工作。【方法】利用功能标记分析了14个抗稻瘟病基因在江苏近年育成的195个粳稻新品种/系中的分布情况,并对其中158个品种和17份... 【目的】明确水稻品种携带的抗稻瘟病基育种应用价值,是利用抗病基因培育抗病品种控制病害流行的重要前期工作。【方法】利用功能标记分析了14个抗稻瘟病基因在江苏近年育成的195个粳稻新品种/系中的分布情况,并对其中158个品种和17份携带抗稻瘟病基因Pigm的高世代回交株系进行穗颈瘟接种鉴定。【结果】大多数品种携带2~5个抗病基因,但所有品种均不含有Pigm基因;Pib、Pita和Pikh基因在供试品种中的分布频率较高,均在45%以上,其余基因均在30%以内;Pid3、Pid2、Pia、Pb1在新育成品种中的出现频率明显高于审定品种。测试品种对穗颈瘟的抗性主要与3个基因显著相关,贡献率由高至低依次为Pia、Pi3/5/i和Pita;其中,Pia或Pi3/5/i与Pita间的聚合效应均显著高于各基因单独存在时的抗病效应,且以Pia和Pita间的聚合效应最强,携带该基因组合的所有品种对穗颈瘟均表现抗至高抗水平抗性。回交导入Pigm基因的所有17份株系对穗颈瘟的抗性均显著高于各自轮回亲本,且均达到了抗病以上水平。【结论】抗病基因Pigm及基因组合“Pia+Pita”在江苏粳稻抗穗颈瘟育种中具有重要的育种应用价值。 展开更多
关键词 粳稻 穗颈瘟 抗病基因 基因分布 育种价值
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水稻类病斑突变体lm52的基因克隆及其广谱抗病性分析
2
作者 黄涛 魏兆根 +8 位作者 陈玘 程泽 刘欣 王广达 胡珂鸣 谢文亚 陈宗祥 冯志明 左示敏 《中国水稻科学》 北大核心 2025年第3期322-330,共9页
【目的】类病斑突变体(Lesion mimic mutant,LMM)是研究植物细胞死亡和抗病机制的理想材料,可为作物抗病育种提供新的分子靶点和育种材料。【方法】利用图位克隆技术对水稻类病斑突变体lm52的突变基因进行了定位,并利用CRISPR/Cas9敲除... 【目的】类病斑突变体(Lesion mimic mutant,LMM)是研究植物细胞死亡和抗病机制的理想材料,可为作物抗病育种提供新的分子靶点和育种材料。【方法】利用图位克隆技术对水稻类病斑突变体lm52的突变基因进行了定位,并利用CRISPR/Cas9敲除技术对候选基因进行了功能验证,同时鉴定了lm52对水稻对主要病害(稻瘟病、纹枯病和白叶枯病)的抗性,并分析其抗性机制。【结果】突变体lm52从4叶期开始逐渐出现褐色点状病斑,成熟期病斑扩展至全叶;ATP酶基因LOC_Os06g03940上的单碱基突变(G1440A)是lm52产生类病斑表型的原因;lm52显著增强了对水稻三大主要病害(稻瘟病、纹枯病和白叶枯病)的抗性,且这与突变体中活氧性(ROS)的过度积累和防御基因的激活表达有关。【结论】ATP酶基因LM52的突变增强了水稻对不同类型病原菌的抗性,为水稻抗病分子育种提供潜在的靶标基因。 展开更多
关键词 水稻 类病斑突变体 图位克隆 抗病性
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利用抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX改良南粳9108的抗性 被引量：6
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作者 王雨 孙全翌 +7 位作者 杜海波 许志文 吴科霆 尹力 冯志明 胡珂鸣 陈宗祥 左示敏 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第2期125-132,共8页
【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害,严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术,将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)... 【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害,严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术,将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)导入优良食味粳稻品种南粳9108中,构建不同抗性基因/基因组合的株系,并评价这些株系的稻瘟病和纹枯病抗性,考查其主要农艺性状和品质性状。【结果】导入Pigm能显著提高南粳9108对苗瘟和穗颈瘟的抗性;分别导入qSB-9^(TQ)、qSB-11^(HJX)均能提高南粳9108的纹枯病抗性,且两个抗性基因聚合时呈现一定的抗性累加效应。其中,导入Pigm的株系穗长和每穗粒数显著增加,导入qSB-11^(HJX)的株系千粒重显著增加,其他农艺及品质性状与南粳9108无明显差异。【结论】这些抗性基因导入/聚合能在不降低农艺及品质性状的同时,显著提高纹枯病和稻瘟病的抗性水平,为粳稻抗病育种提供新的种质资源。 展开更多
关键词 稻瘟病 纹枯病 基因聚合 粳稻 抗性改良
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抗咪唑啉酮类除草剂基因ALS 627N 改良粳稻品种除草剂抗性研究 被引量：3
4
作者 李梦臣 冯志明 +7 位作者 崔傲 王广达 许志文 黄涛 丁炜宸 胡珂鸣 陈宗祥 左示敏 《江苏农业科学》 北大核心 2022年第18期263-269,共7页
草害是影响作物高产、稳产、优质的重要因素之一,培育及推广抗除草剂水稻品种是最为经济有效的解决杂草问题的方式,目前江苏抗除草剂粳稻品种非常紧缺,无法适应农业生产中的用种需求。本研究综合评价了抗除草剂基因ALS^(627N)在江苏粳... 草害是影响作物高产、稳产、优质的重要因素之一,培育及推广抗除草剂水稻品种是最为经济有效的解决杂草问题的方式,目前江苏抗除草剂粳稻品种非常紧缺,无法适应农业生产中的用种需求。本研究综合评价了抗除草剂基因ALS^(627N)在江苏粳稻育种实践中的育种应用潜力。通过连续回交结合分子标记辅助选择将金粳818中的ALS^(627N)基因导入江苏省2个优良食味粳稻品种南粳5718和南粳505中,在每个遗传背景下选择3个背景与受体亲本基本一致、携带ALS^(627N)的BC_(5)F_(5)世代稳定改良品系,与受体亲本相比,ALS^(627N)高世代回交改良系均表现出对咪唑啉酮类除草剂咪唑乙烟酸的完全抗性,表明在江苏省粳稻背景中导入ALS^(627N)可以实现对除草剂的抗性。与受体亲本相比,ALS^(627N)高世代回交改良系的农艺性状、产量及品质相关性状未发生一致变化,表明导入ALS^(627N)对水稻重要经济性状没有带来不利影响。稻瘟病和白叶枯病抗性鉴定结果发现,ALS^(627N)高世代回交改良系的穗颈瘟和白叶枯病抗性水平与受体亲本一致,表明导入ALS^(627N)也不会影响稻瘟病和白叶枯病抗性。上述结果表明ALS^(627N)基因在培育抗除草剂粳稻品种上具有很高的育种利用价值,得到的抗除草剂新品系不仅有望迅速服务于农业生产,还可以作为新的供体,加快江苏及其周边地区抗除草剂粳稻品种的开发。 展开更多
关键词 水稻 除草剂抗性 ALS^(627N)基因 分子标记辅助选择 江苏粳稻
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水稻热激转录因子家族基因对纹枯病病菌和植物激素的响应特征 被引量：3
5
作者 高鹏 王广达 +8 位作者 魏兆根 叶元妹 冯志明 赵剑华 居冉 谢文亚 陈宗祥 胡珂鸣 左示敏 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2023年第3期609-621,共13页
解析水稻热激转录因子(Heat shock factors,Hsf)家族基因响应纹枯病病菌侵染和4种植物激素处理的表达特征,可为进一步解析Hsf调控水稻纹枯病抗性与对相关逆境的响应提供重要依据。利用生物信息学方法搜索并鉴定到25个水稻Hsf基因,对其... 解析水稻热激转录因子(Heat shock factors,Hsf)家族基因响应纹枯病病菌侵染和4种植物激素处理的表达特征,可为进一步解析Hsf调控水稻纹枯病抗性与对相关逆境的响应提供重要依据。利用生物信息学方法搜索并鉴定到25个水稻Hsf基因,对其系统进化树、相关分子特征、蛋白质结构域、基因结构及顺式作用元件进行预测和分析,用荧光定量PCR法分析它们对纹枯病病菌侵染的响应特征及4种激素[茉莉酸(Jasmonic acid,JA)、水杨酸(Salicylic acid,SA)、乙烯(Ethylene,ETH)和激动素(Kinetin,KT)]处理后的表达模式,同时分析它们在水稻组织中的表达情况。结果显示,水稻Hsf蛋白总体上可划分为5组,3个OsHsf亚家族基因在进化关系上的距离较远。25个Hsf蛋白的相对分子质量大小不一,且多数蛋白质的稳定性不高,但其基因结构较为保守。这些基因可能与激素响应及光信号通路相关。有5个基因呈组成型表达,另有7个基因呈组织特异性表达。水稻Hsf基因总体上受纹枯病病菌诱导的强度较低,其中11个上调表达的基因主要集中在OsHsfA、OsHsfB亚家族,4个下调表达的基因主要集中在OsHsfC亚家族,提示Hsf基因可能在调控水稻对纹枯病抗性的功能上存在分化。4个基因(OsHsfA2a、OsHsfA3、OsHsfB2a、OsHsfB2c)强烈响应纹枯病病菌的侵染,并且在叶鞘、叶片组织中的相对表达量较高,表明这些基因可能参与调控水稻对纹枯病的抗性。多数Hsf基因能够响应4种植物激素处理,总体来说,大部分OsHsf基因在JA、SA和ETH处理下呈下调表达,仅有少数基因呈上调表达;JA处理与SA处理相比,有1个Hsf基因受诱导表达的特征相反,SA处理和ETH处理相比,有3个Hsf基因受诱导表达的特征相反,JA处理和ETH处理相比,有3个Hsf基因受诱导表达的特征相反,JA处理与SA处理相比,SA处理与ETH处理相比,JA处理与ETH处理相比,表达特征相似的基因分别有18个、16个和13个。OsHsfA2a、OsHsfA3、OsHsfB2a、OsHsfB2c等4个水稻的Hsf基因可能参与调控水稻对纹枯病的抗性,研究结果明确了水稻中Hsf基因对不同激素处理的响应特征,为进一步研究Hsf在水稻逆境响应中的功能提供了参考依据。 展开更多
关键词 水稻 OsHsf基因 纹枯病 防御相关激素
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敲除OsNramp5基因创制低镉优质粳稻新材料的应用评价 被引量：10
6
作者 裴峰 王广达 +6 位作者 高鹏 冯志明 胡珂鸣 陈宗祥 陈红旗 崔傲 左示敏 《中国水稻科学》 CAS CSCD 北大核心 2023年第1期16-28,共13页
【目的】探究在粳稻中敲除OsNramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记... 【目的】探究在粳稻中敲除OsNramp5基因对镉等金属元素积累、产量和品质的影响,为科学高效地生产优质健康粳米提供新材料和理论参考。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,在优良食味高产粳稻品种南粳46背景下对OsNramp5进行基因敲除,结合标记辅助选择,获得了无外源基因的OsNramp5敲除突变系,考查其产量和品质性状变化特征,以及在不同镉含量土壤中和锌肥、硒肥喷施后的籽粒镉、锰、硒等七种金属元素的含量变化。【结果】在T_(0)代获得了5种OsNramp5不同变异类型的转基因植株,设计开发了其中3种突变型的特异分子标记,进而结合标记辅助选择,在各植株的T_(2)代中获得不含潮霉素选择标记基因和CAS9蛋白基因的纯合敲除系。与野生型相比,无论在高浓度还是低浓度镉含量土壤中,敲除系整株包括籽粒中的镉含量和地上部组织中锰含量均显著低于南粳46;敲除系的株高略微下降,穗粒数显著降低并导致其单株产量明显下降,但在低分蘖肥处理中产量下降未达显著。敲除系稻米外观总体好于对照,蛋白质和直链淀粉含量明显高于对照,导致其食味值明显降低。敲除系籽粒中铜、锰和硒的含量显著低于对照,但在施用锌肥和硒肥后可以显著提高锌和硒的含量,同时有利于进一步降低籽粒镉的含量。施硒有利于改善稻米外观但施锌则相反,喷施两种肥料都会降低稻米食味值,不利于食味品质提升。敲除系在极端高/低温条件下的结实率变化与对照无异,但对纹枯病的抗性显著降低。【结论】在优质高产粳稻品种中获得了无标记OsNramp5基因敲除系,证明其在生产低镉富硒富锌安全营养健康型稻米中具有重要价值,但在产量和食味品质上则有不同程度的下降。 展开更多
关键词 粳稻 低镉 基因编辑 品质 产量 育种价值
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水稻类病斑突变体基因克隆及发生机制研究进展 被引量：4
7
作者 沈旺鑫 史小品 +5 位作者 杜海波 冯志明 陈宗祥 胡珂鸣 范江波 左示敏 《江苏农业学报》 CSCD 北大核心 2022年第3期837-848,共12页
类病斑突变体(Lmms)是研究植物细胞死亡和防御反应机制的重要材料。本文对水稻类病斑突变体的最新研究进展进行了综述。在此基础上,对进一步加强类病斑突变体及其抑制突变体基因的鉴定与克隆、解析病健组织间细胞命运的精细调控机制,以... 类病斑突变体(Lmms)是研究植物细胞死亡和防御反应机制的重要材料。本文对水稻类病斑突变体的最新研究进展进行了综述。在此基础上,对进一步加强类病斑突变体及其抑制突变体基因的鉴定与克隆、解析病健组织间细胞命运的精细调控机制,以及如何利用类病斑突变体开展抗逆分子设计育种进行了讨论。 展开更多
关键词 水稻 类病斑突变体 表型 基因克隆 分子机制
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