水稻抗性基因的定位和克隆

水稻抗病基因的克隆与鉴定水稻是中国乃至全球最重要的粮食作物之一，是亿万人民饮食的主要来源。

水稻产量是农业发展的重要指标，而病虫害成为了限制水稻产量和质量的主要因素之一。

因此，研究水稻抗病机理和有效基因克隆具有显著的意义。

本文主要阐述了水稻抗病基因的克隆与鉴定方法，以及一些有关的研究成果。

一、水稻抗病基因的筛选目前，常用的水稻抗病品种为亲本杂交法，即将抗病品种和优良品种进行杂交，获得既优良又具有抗病性的新品种。

但是这种方法存在很多局限性，比如不同品种之间的配合力弱，获得优良抗病品种的成功率很低，需要耗费大量时间和经费。

为了提高水稻抗病性的相关基因的克隆效率，人们选择从水稻种质资源中对具有抗病性的品种进行筛选，孟德尔遗传学的继承规律能很好地为基因筛选提供理论基础。

水稻基因组中的基因数量非常庞大，如何快速地筛选出具有抗病性的候选基因是目前研究的难点之一。

高通量测序技术的应用为快速筛选出与疾病相关的基因提供了新的思路和手段。

例如，利用整个转录组或RNA的测序获得了许多与水稻病害相关的候选基因。

在基因组学和生物信息学的指导下，还能使用该方法鉴定水稻病害相关的基因表达差异，从而识别出不同品种之间差异的候选基因。

二、水稻抗病基因的克隆方法目前，水稻的基因克隆方法有很多种，常用的方法如下：1.聚合酶链式反应(PCR)方法PCR方法是目前最为通用的基因克隆方法之一，也是号称"基因克隆学"的PCR技术的基础。

利用PCR扩增基因序列，并将扩增的基因与植物基因组DNA继续重组，得到功能完整的转移基因。

PCR方法相对普遍，在水稻基因克隆中应用广泛。

2.基因表达系统法基因表达系统法是通过利用水稻的基因表达调节来直接克隆基因。

在表达较高的细胞中，利用cDNA克隆的原理直接得到目标基因的已知序列。

3.分子克隆法分子克隆法主要是利用胶体电泳和分子豆蔻提取技术，把目标基因从大分子复合物中复制或克隆出来。

该方法简单易行，特别适合针对水稻目标基因的技术掌握相对有限的初学者。

水稻稻瘟病抗性基因研究进展及其在育种上的应用康美花;曹丰生;陈红萍;刘建华;杨水莲;杨素芬;裴冬莲【摘要】综述了迄今已定位和克隆的稻瘟病抗性基因的研究进展,并结合国内对这些抗性基因的应用情况,展望了稻瘟病抗性基因在育种中的应用前景.【期刊名称】《江西农业学报》【年(卷),期】2010(022)002【总页数】4页(P95-98)【关键词】稻瘟病;抗性基因;定位;克隆;抗性育种【作者】康美花;曹丰生;陈红萍;刘建华;杨水莲;杨素芬;裴冬莲【作者单位】江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200;江西省农业科学院,水稻研究所,江西,南昌,330200【正文语种】中文【中图分类】S511水稻(Oryza sativa L.)是世界上 1/3以上人口的主要粮食之一,也是我国 65%以上人口的主食。

而由病原菌 Magnaporthe grisea引起的稻瘟病是水稻最严重的病害之一,在世界各个水稻生产国家或地区均有发生。

据统计,在1975～1990年,因稻瘟病引起的全球水稻产量损失高达1.57亿 t[1]。

在流行年份,稻瘟病造成的产量损失一般为 10%～20%,严重的可达 50%以上,局部田块甚至颗粒无收,而且还会导致稻米品质下降[2]。

实践证明,培育与种植抗病品种是最经济、最有效的防治稻瘟病的措施。

然而,大多数抗病品种在推广数年后,其抗病性会逐步丧失,其主要原因是大面积种植的品种的抗病基因相对单一,使得稻瘟病菌群体中的毒性小种逐渐成为优势小种,进而造成病害的流行[3]。

因此,抗稻瘟病基因的发掘和合理利用是当今抗病育种的关键。

水稻白叶枯病抗性基因Xa21的分子生物学研究进展陈小林;颜群;高利军;高汉亮【摘要】由黄单胞杆菌水稻致病变种Xanthomonas oryzae pv.oryzae(Xoo)引起的白叶枯病是水稻重要细菌性病害之一.迄今,已有7个水稻白叶枯病抗性基因被克隆.Xa21是第一个被克隆的白叶枯病抗性基因,因具有广谱抗性而受到广泛的关注.对Xa21的发现、定位及克隆、表达特征、编码产物XA21的生化特性、作用与调控以及XA21介导的免疫反应模式等方面的研究结果进行综述,并对今后的研究方向进行展望.【期刊名称】《生物技术通报》【年(卷),期】2014(000)001【总页数】7页(P8-14)【关键词】水稻;白叶枯病;抗性基因;Xa21【作者】陈小林;颜群;高利军;高汉亮【作者单位】广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007;广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007;广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007;广西作物病虫害生物学重点实验室广西农业科学院植物保护研究所,南宁530007【正文语种】中文由黄单胞杆菌水稻致病变种（Xanthomonas oryzaepv.oryzae，Xoo）引起的水稻白叶枯病是水稻最严重的细菌性病害之一［1，2］。

受白叶枯病危害的田块一般减产10%-20%，严重的减产50%以上，甚至绝收［3］。

白叶枯病1909年首次在日本福冈地区出现，随后在亚洲各国以及非洲、美洲和澳洲等地的水稻产区被发现，已成为一种世界性的水稻病害［4］。

目前，我国除了新疆、西藏和东北北部以外，其余各稻区均有发生，尤其在南方稻区危害更为严重［3］。

抗性基因的研究一直以来都是水稻白叶枯病防治的重要内容之一，并且已取得较大的成果。

到目前为止，经注册确认的和期刊报道的水稻白叶枯病抗性基因共38个，其中，Xa1、xa5、xa13，Xa21、Xa23、Xa26和Xa27等7个基因已成功被克隆［5-11］。

野生稻抗性基因的发掘、定位与利用研究进展王金英;江川;李书柯【摘要】The wild rice is the ancestor of modern cultivated rice.Tens of thousands years ago,ancient human domesticated wild rice into cultivated rice.However,in the process of domestication,about 1/3 alleles and 1/2 genotypes from wild rice has been lost including disease-resistance,insect-resistance,weed-resistance,stressresistance and high yield and quality genes.The genes of disease-resistance(rice blast,bacterial blight,bacterial leaf streak),insect-resistance(rice hopper,yellow rice borer,Cnaphalocrocis medinalis Guenee),stress-resistance(cold resistance,drought resistance,low phosphorous resistance) from wild rice and the utilization of wild rice on rice breeding were summaried in recent years in the paper.%野生稻是现代栽培稻的祖先,几万年前古人类就开始将野生稻逐步驯化成现代栽培稻。

但在野生稻驯化成栽培稻过程中,约有1/3的等位基因和1/2的基因型丢失了,其中包括抗病、虫、杂草、抗逆境基因和高产优质等大量特异基因。

水稻基因组定位及利用分子标记辅助选择适应高温的抗旱基因随着全球气候变暖的趋势，高温干旱对作物生产造成越来越大的影响。

作为全球粮食生产的主要作物之一，水稻的种植面积占据了世界上大部分地区，对于提高水稻的抗逆性能和生产水平具有重要意义。

在这一背景下，水稻基因组定位及利用分子标记辅助选择适应高温的抗旱基因已成为前沿研究的方向之一。

一、水稻基因组定位技术的应用水稻基因组定位技术（rice genome mapping）是指利用分子生物学技术对水稻的DNA进行测序并分析，找出水稻基因组中特定基因所处的位置。

在水稻基因组定位技术的应用中，研究人员通常采用基因组扫描（genome scan）和候选基因法（candidate gene approach）两种方法。

基因组扫描是基于单核苷酸多态性（Single Nucleotide Polymorphism, SNP）或简单重复序列（Simple Sequence Repeat, SSR）的大规模筛选技术。

基于这些筛选技术，在大量的水稻品种中筛选出表现出特有性状（如抗旱性）的群体，然后利用统计学方法确定该表型和染色体上的某些位点（loci）之间的相关性。

从而确定在这些位点附近存在着控制该性状的候选基因。

候选基因法是基于生理、遗传学等方面对目标基因功能和表达情况的分析，从已知的基因库中筛选出与某种性状密切相关的基因。

这种方法适用于对特定基因感兴趣的情形，如水稻抗旱基因研究中，研究人员通常会基于水稻的器官、生长发育期、组织特征等，在已知的基因库中寻找与抗旱相关的基因。

通过这两种方法得到的水稻基因组位置信息，为研究人员进一步挖掘水稻内部抗旱机制提供了有利条件。

二、分子标记在水稻基因组研究中的作用分子标记是指与遗传变异相关的基因座上的一段DNA片段，它可以被测量和检测，并在水稻基因组研究中替代表型性状进行遗传进化和筛选。

基于分子标记，研究人员可以准确、快速地定位与某种性状相关的基因，从而为进一步解析基因功能和机制提供了重要手段。

综合Vol.51No.1水稻稻瘟病抗性基因及稻瘟病菌无毒基因研究进展张丽丽，桑海旭,马晓慧，毛艇，阙补超，王绍林，张战,于深外李春泉(辽宁省盐碱地利用研究所，辽宁盘锦124010)摘要:稻瘟病是水稻生产上最为重要的病害之一，可引起大幅度减产。

水稻一稻瘟病菌互作机制是目前研究植物与病原物互作的模式系统。

关于稻瘟病抗性基因、稻瘟病菌无毒基因的研究取得显著进展,为水稻抗稻瘟病分子标记辅助育种、基因工程育种及稻瘟病绿色防治提供了广阔的前景。

对稻瘟病菌侵染机制、稻瘟病抗性基因定位与克隆、抗病基因和无毒基因的互作模式等方面进行了综述，并对有待开展进一步研究的方向进行了展望。

关键词:水稻;稻瘟病;抗性基因定位与克隆;稻瘟病菌无毒基因;研究进展中图分类号:S435.111.4+1;Q943.2文献标志码:A文章编号：1673-6737(2021)01-0054-05Research Progress on Rice Blast Resistance Genes and Avirulent Genes ofRice Blast FungusZHANG Li-li,SANG Hai-xu,MA Xiao-hui,MAO Ting,QUE Bu-chao,WANG Shao-lin,ZHANG Zhan,YU Shen-zhou,LI Chun-quan(Liaoning Saline-Alkali Land Utilization Research Institute,Panjin Liaoning124010,China)Abstract：Rice blast is one of the most important diseases in rice production,which can cause a large yield reduction. Rice-Magnaporthe grisea interaction mechanism is a model system for studying the interaction between plant and pathogen.Significant progress has been made in the research on rice blast resistance genes and non-virulent genes of rice blast fungus,which provides a broad prospect for molecular marker-assisted breeding,genetic engineering breeding and green control of rice blast resistance.In this paper,the infection mechanism of rice blast,localization and cloning of rice blast resistance genes,and the interaction mode of disease resistance genes and non-toxic genes were reviewed,and the future research directions were also prospected.Key words：Rice,Rice blast,Mapping and cloning of resistance genes,Avirulent gene of Magnaporthe grisea,Research progress水稻(0巧za sativa L.)是世界重要的粮食作物之一，也是我国重要口粮作物,水稻生产在确保我国粮食安全上具有重要地位,2017年以来，我国每年水稻种植总面积达3020万hm2,产量达2亿t以上［1-3］。

水稻抗逆性基因筛选及鉴定水稻是世界上最重要的粮食作物之一，也是许多人的日常主食。

然而，由于各种自然和人为因素的影响，水稻的产量和质量经常受到影响。

因此，对水稻的抗逆性进行研究至关重要，这有助于开发出更为强大的水稻品种，保证粮食安全。

现今，基因技术的不断发展，许多研究人员正在努力筛选和鉴定水稻中的抗逆性基因。

本文将简要介绍这个过程以及它如何有助于改善水稻的质量和产量。

筛选基因筛选基因是一个漫长而复杂的过程，它通常包括以下几个步骤。

1. 确定关键基因：在筛选水稻的抗逆性基因时，研究人员首先需要确定哪些基因对水稻的抗逆性起关键作用。

为了做到这一点，他们通常会对不同变种的水稻进行各种测试，例如在不同气候条件下的生长、暴露于不同环境压力下时的生长等。

这项工作需要计算机模型等不断发展的技术支持。

2. 分离基因：一旦关键基因确定下来，研究人员需要找出如何分离出这些基因。

这个过程规模较大。

计算机软件会生成成千上万条候选基因序列，然后需要通过一系列基因检测技术来缩小范围并确定最终的基因。

3. 定位基因：分离出所需基因后，需要对其进行定位。

定位基因是指将特定基因的DNA序列与已知数据库中的其他DNA序列进行比对，以确定它所在的位置。

这通常需要进行复杂的分析和计算。

4. 鉴定基因：鉴定基因是确定所找到的基因真正与水稻的抗逆性有关联的过程。

这通常需要进行实验室测试，例如将基因转移到其他植物种类中，以评估它们是否能增强这些植物的抗性。

应用基因一旦确定了具有抗逆性的基因，它们就可以被用于开发出更加强大的水稻品种，以及用于改善现有品种的性能。

例如，研究人员可以利用转基因技术将这些基因引入水稻品种中，从而增强它们的抗逆性。

另外，他们还可以通过交叉育种和后代选择等传统育种方法来选择具有良好基因组合的水稻品种，以获得更优秀的抗逆性。

除此之外，基因技术的发展也为培育出适应不同环境条件的水稻品种提供了更多可能性。

例如，在干旱地区，可以选择更快速和有效地利用水分的水稻品种。