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水稻稻粒黑粉病的研究: zhengaiping 2019-7-27 17:08; 水稻稻粒黑粉病菌 T.horrida 属于担子菌门黑粉菌纲腥黑粉菌科腥黑粉菌属，危害水稻谷粒，形成大量黑粉粉状物-病原菌冬孢子。稻粒黑粉病是该病近年来在杂交稻制种田的重要病害之一，为了提高杂交水稻的制种产量和质量，本小组开展了该类种子重要病害的研究，现将稻粒黑粉病研究小结下。 1、稻粒黑粉病危害与症状：稻粒黑粉病又称黑穗病，俗称乌谷、黑粉谷等，由种子或土壤传播真菌引起，主要为害穗部，一般仅个别小穗受害。穗期谷壳缝隙处长出黑色舌状突起物，初期带黏性，后来成黑色粉末黏附在谷壳上。该病近年来在杂交稻制种田的重要病害之一，一般穗发病率为70%-80%，病粒率达10%-15%，高的达70%-80%，损失率达10%-20%，甚至超过50%。病谷的米粒全部或部分被破坏，起初症状不明显，到腊熟、成熟期才表现出症状，成熟时颖间自然裂开，露出锥形黑色角状物，破裂后散出黑色粉末。田间发病症状危害稻粒症状 2、病原菌分离与鉴定：王娜、代小娟、张婧等利用冬孢子悬浮液分离方法，共分离得到安徽、湖南、江苏、贵州、四川遂宁、新津、成都等7个主要危害地区的稻粒黑粉病菌株。在水稻孕穗期，通过田间回接实验观察发现，被侵染的水稻谷粒感病率达到50%以上，感病谷粒散出大量黑色粉末，侵染过后产生的秕谷增加，大多秕谷的颖壳上散落着大量的黑色粉末。对结实率及千粒重的统计表明，与正常生长的小穗相比，侵染过后的小穗在结实率、千粒重上明显降低，直接导致产量减少，影响着种子的质量和品质。稻粒黑粉菌生活史 3、培养形态与孢子：王娜等通过人工培养基培养，菌株生长缓慢，菌落最初为圆形、均一乳白色，似酵母状，后期随着菌落的生长，菌落周边平坦、均匀地铺在培养基的表面，中间隆起，颜色由最初的均一乳白色变为中间颜色较深的奶酪色，表面呈现革质化，产生辐射状的褶皱。镜检发现菌落由大量的次生担孢子组成，次生担孢子主要有线状和香蕉状两种类型。DAPI染色后发现，次生担孢子都是单细胞核，无色无隔膜，大量次生担孢子线状紧密排列形成清晰可见的孢子堆。 4. 全基因组测序分析：王娜、代小娟等通过脉冲电泳分析获得病原菌具有至少7条染色体带，通过PacBio RS II测序仪完成基因组三代单分子测序，构建插入片段为20 kb的 PacBio RS II文库，完成3个SMRT cell数据量。通过MHAP软件组装分析得到一个由84个Scaffold组成的为23Mb的基因组序列图，经过基因注释，该基因组预测编码基因7729个，其中有1,697个蛋白注释到PHI数据库相关蛋白。 5、生产上不育系材料抗性鉴定：稻粒黑粉病主要为害水稻不育系，已成为限制我国杂交稻制种的主要病害因素。鉴于此王爱军、殷得所、江波等通过连续三年田间人工接种稻粒黑粉强毒力菌株试验，对目前生产上应用78份水稻不育系种质资源进行了抗稻粒黑粉病鉴定，从中筛选到高抗稻粒黑粉病水稻不育系4766A。 6、抗性基因与机制：王爱军等运用 RNA-seq 技术对抗病不育系和感病不育系在稻粒黑粉病菌侵染的不同时间点进行转录组测序，通过比较不同时间点抗感转录差异以探讨水稻抗稻粒黑粉病的相关抗病分子机制，并构建共表达网络及抗病特异性模块，揭示了抗病相关基因的表达互作特征，同时通过抗感品种构建的F 2 代群体进行BSA定位分析，结合侵染表达分析数据确定抗稻粒黑粉病的主效基因，通过候选基因功能验证确定了其抗性功能，该项工作为水稻抗稻粒黑粉病田间育种提供可能。 7、效应子筛选与机制：盘林秀等对稻粒黑粉菌基因组、转录组测序研究基础上，对其不同侵染时期显著上调表达的分泌蛋白进行筛选，共获得3个能诱导寄主细胞坏死的效应子。目前，项目组正在开展病原菌效应子引发寄主产生免疫反应机制、抗性机制及生产应用研究，为杂交稻不育系的安全生产打下基础。研究人员介绍：代小娟、王娜、盘林秀均为本课题已毕业的硕士研究生；王爱军、张婧为本课题已毕业的博士研究生，目前王爱军在本实验室工作，张婧在四川省进出口检验检疫局工作；殷得所博士就职于湖北省农科院，江波博士于就职于长江师范学院。承担项目情况：四川省进出口检验检疫局项目、重庆市教育厅科技厅项目、华中农业大学微生物重点实验室开放项目支持。发表论文情况：发表在《植物病理学报》论文2篇，及Scientific Reports、PLos one、BMC plant biology、BMC genomics Plant pathology SCI论文5篇。; 5174 次阅读|0 个评论

杂交水稻的不育系遗传分子机制被解析: 热度 4 zls111 2013-5-3 12:52; 相关成果在Nature Genetics（NG），NG配有专门的文章去报道这个重大发现，如下，国内竟然静悄悄的。华南农业大学生科院给出了详细的报道，竟然也没有相关网站和新闻进行转载。这个可是国内原创的成果。我是好好看了下，确实不错的，具体评论可以看评论文章。不过我还是想加下我个人的评论，这篇文章不单单是发现了不育系的遗传分子机制。同时重要的是发现这个是新基因，并且是在线粒体里产生，在进化上非常有意义。因为过去认为新基因一般在核基因组中产生，新基因产生后，功能怎么产生和是什么，是进化的难点和热点。而这篇文章发现的这个基因，竟然是在线粒体中产生，并且导致了不育，对我们认识线粒体更进一步。本来只想转载下，想想还是不弄成转载，我发表下挫见，让更多人关注。、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、、刘耀光课题组在国际顶级杂志《Nature Genetics》发表高水平论文分类: 学术新闻来源: 学院编辑: 管理员更新时间: 2013-03-18 754 次点击华南农业大学生命科学学院、亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室刘耀光课题组经过10年的不懈努力，成功克隆了三系杂交水稻中广泛利用的野败型细胞质雄性不育基因，并阐明了不育发生的分子机理。相关论文 “A detrimental mitochondrial-nuclear interaction causes cytoplasmic male sterility in rice”于2013年3月17日在线发表在《Nature Genetics》（doi:10.1038/ng.2570，影响因子35.532）。论文通讯作者是刘耀光研究员，第一作者是他指导的博士研究生罗荡平。该论文是刘耀光课题组在阐明水稻胞台(BT)型细胞质雄性不育与恢复性分子机理后的又一重大研究成果。细胞质雄性不育（cytoplasmic male sterility, CMS）及其恢复性是植物特有的遗传性状，反映了物种进化过程中细胞质和细胞核基因组的协同进化和相互作用的对立和统一。细胞质雄性不育又是杂交作物育种的重要遗传资源。我国的杂交水稻育种研究由袁隆平始于1964年。1970年代初，袁隆平和他的助手李必湖等人在海南岛三亚发现了花粉败育的野生稻及其不育细胞质（称为野败型细胞质雄性不育，CMS-WA），为杂交水稻雄性不育系的选育打开了突破口。随后，在袁隆平团队和全国多个育种单位的共同努力下，利用该野败型细胞质雄性不育材料和其它种质资源等育成了一批不育系、保持系和恢复系杂交稻组合，宣告我国的三系杂交水稻培育成功。从1976年开始推广应用杂交稻，1990年以来杂交稻的种植面积就达到全国水稻总面积的约50-55%，并推广到30多个国家，增产幅度达到20-30%，为我国乃至全世界粮食安全发挥了重要的作用。因此，杂交稻是我国对世界现代农业发展做出巨大贡献的重大成果，也是第二次“绿色革命”的重要标志。虽然野败型细胞质雄性不育在杂交稻育种如此重要，其分子遗传基础并不清楚。另一方面，植物细胞质雄性不育也被称为“核质互作不育”，但目前只知道细胞核恢复基因与线粒体CMS基因互作控制育性的恢复，植物CMS基因如何控制雄性不育的发生还未得到阐明。在科技部重大基础研究计划（973）和国家自然科学基金的支持下，刘耀光课题组成功克隆了野败型细胞质雄性不育基因，命名为WA352。研究发现，不育系的WA352 mRNA表达虽然是组成型的，WA352蛋白只在花药特定时期（花粉母细胞期）的绒毡层特异积累，并与核基因编码的线粒体定位蛋白COX11进行互作。研究发现，COX11具有消除活性氧的功能，是真核生物保守的一个新的细胞程序性凋亡（PCD）的抑制因子。这个蛋白互作干扰了COX11的正常功能，导致花药绒毡层线粒体的活性氧爆发和细胞色素c释放到细胞浆（这是PCD的诱导因素），提前启动PCD控制的绒毡层降解，从而产生花粉败育。而2个恢复基因Rf3与Rf4以不同机理抑制WA352表达而恢复育性。论文还揭示了WA352是一个在野生稻线粒体基因组经多次重组事件产生的年轻新基因；我国育种家用不同的栽培稻和野生稻材料育成的多种类型水稻不育系如岗型、印水型，矮败型等不育系也含有相同的WA352基因，表明它们与野败型属同一CMS类型。也就是说，绝大部分的三系杂交稻都是利用基于WA352基因的雄性不育不育系。该成果首次阐明了植物CMS系统通过线粒体不育基因和核基因的互作控制核质不亲和性（雄性不育）的分子机理，有别于前人提出的能量代谢缺陷导致CMS的假说。该研究表明，除了CMS育性恢复涉及核质基因互作，CMS发生也是核质基因互作的结果，是名符其实的“核质互作不育”，其它植物CMS系统也可能具有类似的分子机制。该成果对研究生物的核质基因协同进化和相互作用有重大的科学意义，是植物杂交育种基础理论研究的重大突破，有助于更好控制作物育性，进一步利用杂种优势提高产量。 Nature Genetics以专题新闻报道我校科研成果分类: 学术新闻来源: 学院编辑: 管理员更新时间: 2013-04-27 72 次点击由我校亚热带农业生物资源保护与利用国家重点实验室、生命科学学院刘耀光研究员团队完成的关于三系杂交稻野败型细胞质雄性不育发生机理的研究成果今年 3 月 17 日在线发表于在国际权威学术刊物《自然 - 遗传学》 (Nature Genetics) (doi:10.1038/ng.2570) 。在该刊最新一期 ( 第 45 巻第 5 期 ) 印刷版中，该研究论文被 Nature Genetics 选为重要研究成果，邀请国际著名植物育性发育生物学家 Hong Ma （马红）教授撰写了评论文章，以专题新闻形式在 News and Views 栏目同期报道。该文章高度评价了我校在杂交水稻野败型细胞质雄性不育分子机理研究的成果和意义，认为是对阐明植物细胞质雄性不育分子机理是一个里程碑，对植物育性和生殖发育，影响作物生产和植物群体适应性至关重要。《自然 - 遗传学》刊登国际遗传学研究的创新发现和重大成果，该论文的出版是我校自主创新能力不断提高的重要标志，是我校基础研究取得的重大突破。该研究成果最近入选科技部“ 973 科技计划”的标志性成果。; 12525 次阅读|13 个评论

是否可以通过利用动物的Odysseus培育作物杂交育种的不育系: mengxb 2009-11-9 13:47; 杂交不育可能与异染色质有关生物物种往往是以生殖隔离来界定的。但自达尔文开始，生物学家就无法解释两个不同的物种杂交能够产生不育后代(如驴子和马杂交产生骡子)原因。最近，Fred Hutchinson癌症研究中心的一项新研究表明，上述原因可能与异染色质(heterochromatin)有关。这篇研究报告10月22日在线发表于《科学》。 Joshua Bayes等人对果蝇的一个特殊的基因Odysseus进行研究，若将该基因导入到其他物种基因组中，导致雄性不育。Odysseus是一种转录因子基因，该基因所表达的蛋白质一直被认为能够开启果蝇睾丸内其它基因的表达。之前有研究表明，Odysseus的DNA结合域进化速度极快，因此课题组猜测Odysseus这种杂交不育蛋白或许能够结合到异染色质中重复的卫星DNA上。经过试验，研究人员发现结果与之前的假设一致Bayes发现Odysseus蛋白能够结合到异染色质着丝粒附近或基因少的染色体的DNA上，并导致异染色质这些区域去凝缩。将Odysseus蛋白导入到别的物种中，能够与该物种Y染色体发生结合，并对精子形成的过程产生严重有害的影响。通过转植物的Odysseus同源基因和分子标记辅助育种的方法获得生产上需要的多种不育系，是杂交优势利用的一个理想境界。; 个人分类: 生活点滴|3647 次阅读|0 个评论

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