2023年8月3日发(作者：)

生物技术世界农林畜产水稻类病斑突变体研究进展王振业(东省即墨市龙山街道办事处 山东即墨 266200)摘要:植物类病变突变体是一类在没有病原物侵染情况下就能自发产生坏死斑的突变体。这类突变往往导致植株的抗病增强和防御相关基因的组成性表达。水稻中已报道了将近200个来源不同的类病变突变体,截至2014年12月73个水稻类病变突变体已被鉴定和命名,其中11个控制类病变性状的基因被克隆,它们分别编码不同的蛋白,包括热激蛋白转录因子、E3泛素连接酶、质膜蛋白激酶、锌指蛋白、酰基转移酶。尽管这些蛋白不是直接与植物抗病途径相关,但是在已鉴定的水稻类病变突变体中,绝大多数提高了对白叶枯病或稻瘟病的抗性,表明这些类病变基因的突变激活了植株的防御系统,并且不同的类病变基因可能参与了不同的抗病信号传导途径。深入研究水稻类病变突变体对作物抗病的分子机理研究和栽培品种的遗传改良都具有重要的意义。关键词:水稻类病斑突变体 基因克隆 抗病性中图分类号:S511文献标识码:A文章编号:1674-2060(2015)06-0049-02水稻类病突变体是一种水稻外表在没有明显损伤、外界环境没有出现逆境或病原物侵染的条件下,自发产生的一种类似于坏死性病斑的外观病变,病变能扩散到整株水稻上。其病变位置、颜色、大小有所不同(Lorrain S et al.,2003;杨雪静等,2010)这些突变体被分为两个类型,显性突变或隐性突变,几乎所有的突变体在病斑的大小,发病时间和病斑颜色上有独特的表型。类病斑的发生受到外界环境(低温、高光强)、遗传背景和水稻植株的发育状态这些因素的影响(Johal et al.,1995)。1 水稻突变体来源第一个植物类病斑突变体的研究报道是1923年Emerson报道的一个玉米类病斑突变体(黄奇娜等,2010)。在水稻中,日本科学家Sekiguchi于1965报道了第一个类病斑突变体,将其命名为Sekiguchi lesion(sl)。水稻类病斑突变体的主要来源为自然突变、化学诱变、物理诱变、插入突变等方法。自然突变产生的类病斑相对较少,主要还是人工诱变产生的。近年来,通过转座子标签、T-DNA标签插入突变和人工诱变产生了大量的水稻类病斑突变体,到目前为止报道了近200个(陈析丰等,2011)。这近200个的水稻类病斑突变体大部分没有进行正式命名和基因的等位分析。目前,国际谷物基因组数据库Gramene()只注册了32个水稻类病斑基因。根据国内外的研究报道,截止2014年12月一共有73个水稻类病斑基因被鉴定和命名。国际谷物基因组网数据库统一以lrd(lesion resembling disease)命名。表型不同的突变体赋予不同名称。其中,lrd1-lrd6又被称为bl1-bl6(brown leaf spot,bl),lrd7-lrd17、lrd26-lrd30和lrd33又被称为spl1-spl14和spl18(spottedleaf,spl),lrd18-lrd20又被称为cdr1-cdr3(cell death andresistance,cdr),lrd21又被称为sl(Sekiguchi lesion,sl),lrd22又被称为RPR1(Probenazol inducible gene Pbz1,RPR1),lrd23又被称为ysl(yellow leaf spot,ysl),lrd24又被称为fgl(faded green leaf,fl),lrd25又被称为zn(zebra necrosis,zn),lrd31又被称为lrd。王建军(王建军等,2004)等从籼稻、粳稻中筛选了18个水稻类病斑突变体,依据国际谷物基因组数据库的命名规则,命名为lrd27-lrd44。杨邵华等(杨邵华等,2011)从籼稻中筛选了spl30(t),李秀兰等(李秀兰等,2010)从日本晴的突变体库中筛选到spl29(t)。大量的突变体材料为水稻类病斑发生机理及防卫信号途径的研究提供了丰富的材料。营养生长起始阶段类病斑型和生殖生长起始类病斑型(王建军等,2004)。全生育期类病斑型是指在没有病原侵染的情况下,植物体在幼苗期自发或随机的产生一些大小不一的类病斑斑点,这些斑点自产生以后伴随水稻植物体的整个生育期。营养生长起始阶段类病斑型和生殖生长起始类病斑型是指在营养生长或者生殖生长开始时在没有其他病原入侵的情况下,自发产生的类病斑的斑点。根据植物中存在抑制和激发细胞程序性死亡的两种途径,也可将类病斑分为起始型斑点和扩散型斑点起始型斑点较为稳定,其大小和位置不宜发生变化。扩散型则是在一处发生斑点后,迅速扩散到植株的其他部位乃至植株全身。在叶鞘上或者叶片上出现性状、大小、颜色各异的斑点,最为常见的颜色为褐色,其他颜色如:红褐色(spl5)、白色(spl20)、暗褐色(spl4)、和橙黄色(spl11)也有出现(wu et al., 2008)。其颜色的深浅,为人为判断,存在个体差异性。(回所后是否可以买标准比色卡来进行鉴定)其斑点的大小差别较大,有针孔小的,也有硬币这样大的。其形状有圆形、椭圆形、线状及杆状。3 水稻类病斑的遗传特性水稻类病斑突变体大多数为单基因控制,只有少数为双基因控制,lrd32为一个双隐性控制的类病斑突变体(王建军等,2004)。另外还有个别的水稻类病斑突变体为细胞质遗传(wu et al., 2008)。截止2014年12月,共计有73个类病斑基因被鉴定和命名。遗传模式清楚的水稻类病斑突变体中有一个基因为双基因控制,9个为单显性基因控制,60个为单隐性基因控制。水稻类病斑基因在水稻12条染色体上均有发现。在73个突变体中,未必存在70个不同的基因,其等位性测定实验没有全部开展,这方面的工作有待加强各合作,以便早日确定基因个数。4 类病斑突变体对的水稻其他性状的影响类病斑突变体在产生类病斑斑点的同时也会伴随其他性状的改变,例如株高、穗长、分蘖能力、穗粒数、结实率、育性的变化。spl29(t)会导致株高降低,有效分蘖书和每穗粒数减少,千粒重和结实率的降低(李秀兰,2010)。Spl1、spl2和spl5伴随发育迟缓,而spl3和spl4伴随着部分不育和产量的降低(Yin et al, 2000)。此外,有些斑点叶突变体是致死的,不能完成其整个生命周期(陈健等,2008)。5 类病斑的应用价值目前国内外对这一综合性状突变体的研究很少,但其研究意义非常重大。国内外许多关于类病斑的研究中都发现了类病斑的形成与细胞程序性死亡(PCD)、过氧化物、胼胝质和酚类化合物等的合成2 水稻类病斑的表型从水稻类病斑突变体性状受环境影响的敏感程度可以分为环境钝感型和环境敏感型。从发育进程可以分为全生育期类病斑型,BIOTECHWORLD生物技术世界49

2023年8月3日发(作者：)

生物技术世界农林畜产水稻类病斑突变体研究进展王振业(东省即墨市龙山街道办事处 山东即墨 266200)摘要:植物类病变突变体是一类在没有病原物侵染情况下就能自发产生坏死斑的突变体。这类突变往往导致植株的抗病增强和防御相关基因的组成性表达。水稻中已报道了将近200个来源不同的类病变突变体,截至2014年12月73个水稻类病变突变体已被鉴定和命名,其中11个控制类病变性状的基因被克隆,它们分别编码不同的蛋白,包括热激蛋白转录因子、E3泛素连接酶、质膜蛋白激酶、锌指蛋白、酰基转移酶。尽管这些蛋白不是直接与植物抗病途径相关,但是在已鉴定的水稻类病变突变体中,绝大多数提高了对白叶枯病或稻瘟病的抗性,表明这些类病变基因的突变激活了植株的防御系统,并且不同的类病变基因可能参与了不同的抗病信号传导途径。深入研究水稻类病变突变体对作物抗病的分子机理研究和栽培品种的遗传改良都具有重要的意义。关键词:水稻类病斑突变体 基因克隆 抗病性中图分类号:S511文献标识码:A文章编号:1674-2060(2015)06-0049-02水稻类病突变体是一种水稻外表在没有明显损伤、外界环境没有出现逆境或病原物侵染的条件下,自发产生的一种类似于坏死性病斑的外观病变,病变能扩散到整株水稻上。其病变位置、颜色、大小有所不同(Lorrain S et al.,2003;杨雪静等,2010)这些突变体被分为两个类型,显性突变或隐性突变,几乎所有的突变体在病斑的大小,发病时间和病斑颜色上有独特的表型。类病斑的发生受到外界环境(低温、高光强)、遗传背景和水稻植株的发育状态这些因素的影响(Johal et al.,1995)。1 水稻突变体来源第一个植物类病斑突变体的研究报道是1923年Emerson报道的一个玉米类病斑突变体(黄奇娜等,2010)。在水稻中,日本科学家Sekiguchi于1965报道了第一个类病斑突变体,将其命名为Sekiguchi lesion(sl)。水稻类病斑突变体的主要来源为自然突变、化学诱变、物理诱变、插入突变等方法。自然突变产生的类病斑相对较少,主要还是人工诱变产生的。近年来,通过转座子标签、T-DNA标签插入突变和人工诱变产生了大量的水稻类病斑突变体,到目前为止报道了近200个(陈析丰等,2011)。这近200个的水稻类病斑突变体大部分没有进行正式命名和基因的等位分析。目前,国际谷物基因组数据库Gramene()只注册了32个水稻类病斑基因。根据国内外的研究报道,截止2014年12月一共有73个水稻类病斑基因被鉴定和命名。国际谷物基因组网数据库统一以lrd(lesion resembling disease)命名。表型不同的突变体赋予不同名称。其中,lrd1-lrd6又被称为bl1-bl6(brown leaf spot,bl),lrd7-lrd17、lrd26-lrd30和lrd33又被称为spl1-spl14和spl18(spottedleaf,spl),lrd18-lrd20又被称为cdr1-cdr3(cell death andresistance,cdr),lrd21又被称为sl(Sekiguchi lesion,sl),lrd22又被称为RPR1(Probenazol inducible gene Pbz1,RPR1),lrd23又被称为ysl(yellow leaf spot,ysl),lrd24又被称为fgl(faded green leaf,fl),lrd25又被称为zn(zebra necrosis,zn),lrd31又被称为lrd。王建军(王建军等,2004)等从籼稻、粳稻中筛选了18个水稻类病斑突变体,依据国际谷物基因组数据库的命名规则,命名为lrd27-lrd44。杨邵华等(杨邵华等,2011)从籼稻中筛选了spl30(t),李秀兰等(李秀兰等,2010)从日本晴的突变体库中筛选到spl29(t)。大量的突变体材料为水稻类病斑发生机理及防卫信号途径的研究提供了丰富的材料。营养生长起始阶段类病斑型和生殖生长起始类病斑型(王建军等,2004)。全生育期类病斑型是指在没有病原侵染的情况下,植物体在幼苗期自发或随机的产生一些大小不一的类病斑斑点,这些斑点自产生以后伴随水稻植物体的整个生育期。营养生长起始阶段类病斑型和生殖生长起始类病斑型是指在营养生长或者生殖生长开始时在没有其他病原入侵的情况下,自发产生的类病斑的斑点。根据植物中存在抑制和激发细胞程序性死亡的两种途径,也可将类病斑分为起始型斑点和扩散型斑点起始型斑点较为稳定,其大小和位置不宜发生变化。扩散型则是在一处发生斑点后,迅速扩散到植株的其他部位乃至植株全身。在叶鞘上或者叶片上出现性状、大小、颜色各异的斑点,最为常见的颜色为褐色,其他颜色如:红褐色(spl5)、白色(spl20)、暗褐色(spl4)、和橙黄色(spl11)也有出现(wu et al., 2008)。其颜色的深浅,为人为判断,存在个体差异性。(回所后是否可以买标准比色卡来进行鉴定)其斑点的大小差别较大,有针孔小的,也有硬币这样大的。其形状有圆形、椭圆形、线状及杆状。3 水稻类病斑的遗传特性水稻类病斑突变体大多数为单基因控制,只有少数为双基因控制,lrd32为一个双隐性控制的类病斑突变体(王建军等,2004)。另外还有个别的水稻类病斑突变体为细胞质遗传(wu et al., 2008)。截止2014年12月,共计有73个类病斑基因被鉴定和命名。遗传模式清楚的水稻类病斑突变体中有一个基因为双基因控制,9个为单显性基因控制,60个为单隐性基因控制。水稻类病斑基因在水稻12条染色体上均有发现。在73个突变体中,未必存在70个不同的基因,其等位性测定实验没有全部开展,这方面的工作有待加强各合作,以便早日确定基因个数。4 类病斑突变体对的水稻其他性状的影响类病斑突变体在产生类病斑斑点的同时也会伴随其他性状的改变,例如株高、穗长、分蘖能力、穗粒数、结实率、育性的变化。spl29(t)会导致株高降低,有效分蘖书和每穗粒数减少,千粒重和结实率的降低(李秀兰,2010)。Spl1、spl2和spl5伴随发育迟缓,而spl3和spl4伴随着部分不育和产量的降低(Yin et al, 2000)。此外,有些斑点叶突变体是致死的,不能完成其整个生命周期(陈健等,2008)。5 类病斑的应用价值目前国内外对这一综合性状突变体的研究很少,但其研究意义非常重大。国内外许多关于类病斑的研究中都发现了类病斑的形成与细胞程序性死亡(PCD)、过氧化物、胼胝质和酚类化合物等的合成2 水稻类病斑的表型从水稻类病斑突变体性状受环境影响的敏感程度可以分为环境钝感型和环境敏感型。从发育进程可以分为全生育期类病斑型,BIOTECHWORLD生物技术世界49