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褐飞虱（Nilaparvata lugens Stål., BPH）是水稻最主要的害虫之一,给水稻生产造成严重的危害。携带不同抗性基因的抗褐飞虱水稻材料抗性机制不同,挖掘普通野生稻抗褐飞虱基因并研究其介导的抗性机制及相关信号通路对水稻育种具有重要的意义。本研究基于课题组前期从广西普通野生稻‘W2183'挖掘出的位于4号染色体InDel标记S13和X48之间38 kb处新基因Bph36,以‘9311'和‘抗蚊青占'为感性对照,05RBPH16和NIL-Bph36为抗性对照,通过褐飞虱宿主选择性、蜜露量测定、褐飞虱存活率及褐飞虱生长速率等方法分析Bph36介导的抗褐飞虱机制;同时,以‘抗蚊青占'为感性对照,NIL-Bph36为抗性对照,通过qRT-PCR分析植物防御昆虫侵害的三大信号途径：水杨酸、茉莉酸和乙烯相关基因表达量的差异。抗性机制研究结果表明：褐飞虱在抗性材料植株上的虫口密度显著低于感性材料植株,抗性材料上的褐飞虱存活率、群体生长率及取食后排泄的蜜露量均比感性对照显著降低。Bph36介导的抗性机制是寄主抗生性和害虫趋避性相互作用的结果。qRT-PCR结果表明：褐飞虱取食后,各个时间段抗性材料NIL-Bph36植株中水杨酸合成相关基因EDS1、PAD4、PAL和水杨酸途径病程相关蛋白基因PR10的表达量显著高于感性材料‘抗蚊青占'植株中的表达量;抗性材料NIL-Bph36植株中,茉莉酸合成基因LOX2和茉莉酸积累基因AOS2的表达量比褐飞虱取食前显著提升,但是比同时段感性材料植株中表达量显著降低;褐飞虱取食后,抗、感性材料植株中乙烯信号途径基因EIN2的表达量都受到抑制,基因ACO3表达量都提高,但2种材料间的差异不显著。茉莉酸途径和乙烯途径参与了NIL-Bph36植株抗褐飞虱的基础防御反应,但Bph36激活的抗性不是茉莉酸和乙烯依赖的信号防御途径而是激活水杨酸依赖的系统获得性抗性。研究结果为进一步研究Bph36与其他抗性基因聚合,培育兼有多种抗性机制和防御信号途径的优良品种奠定基础。 相似文献
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在目前氮肥施用量依然偏多的大背景下,氮肥与转 Bt 基因水稻的相互作用是否会对稻田中非靶标节肢动物产生影响是转基因水稻安全评价的重要内容。本研究在室内条件下用0 kg/hm2、100 kg/hm2和250 kg/hm23个氮肥水平处理的转 Bt 基因水稻T1C-19和T2A-1以及非转基因亲本水稻明恢63,连续饲养褐飞虱和白背飞虱4代,研究在不同氮肥条件下,转 Bt 基因水稻对褐飞虱和白背飞虱生态适应性的继代影响。结果显示,在同一水稻品种上,氮肥的过量施用,显著提高了褐飞虱和白背飞虱的生态适应性,并且随着代数的增加具有一定的累加效果。同一氮肥水平条件下,转 Bt 基因水稻和对照相比对同代褐飞虱和白背飞虱的若虫发育历期、雌虫体质量、成虫寿命、褐飞虱若虫孵化率、存活率均无显著影响。而在100 kg/hm2和250 kg/hm2施氮水平下取食转基因水稻T1C-19的褐飞虱在第1代至第3代的每雌产卵量均显著低于另一转基因品种T2A-1以及对照品种明恢63,但第4代褐飞虱在各品种上的产卵量无显著差异。本研究结果表明,氮肥的施用显著提高了褐飞虱和白背飞虱的生态适应性,供试两种转Bt基因水稻对褐飞虱和白背飞虱的生态适应性无显著影响。这为转基因水稻的安全评价提供了一定的理论依据。 相似文献
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【目的】研究褐飞虱小分子量热激蛋白的表达特性和功能,明确其在褐飞虱温度胁迫适应中的作用。【方法】采用BLAST从转录组数据库中筛选褐飞虱小分子量热激蛋白基因序列;利用Bioedit、Mega等分子生物学软件进行序列分析;利用qPCR技术分析目的基因在不同处理下的表达特性;利用原核表达技术研究其功能。【结果】筛选到6个含有α-晶体结构的小分子量热激蛋白基因NlHsp20.9、NlHsp21.6、NlHsp21.9、NlHsp22.4、NlHsp23.1、NlHsp28.7,其ORF长度依次为561、531、570、570、588和735 bp,理论等电点为5.96、5.77、6.32、5.01、5.74和7.74。NlHsp28.7在3龄若虫中的表达量最高,而NlHsp21.9和NlHsp23.1在雌成虫中的表达量最高。雌虫在低温胁迫后所有小分量热激蛋白基因的表达量均下降,高温胁迫后除NlHsp22.4外的其他5个基因表达量不同程度上调;3龄若虫在低温胁迫后一半sHsps表达量下降,另一半上升,高温胁迫后全部上调。转化褐飞虱sHsps的重组大肠杆菌热激存活率显著上升。【结论】褐飞虱小分子量热激蛋白具有龄期和诱导表达特性及热胁迫保护功能,可能在其高温胁迫应激中具有重要作用,在低温胁迫应激中的作用与虫态有关。 相似文献
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含Bph3抗褐飞虱基因的水稻品种自20世纪80年代在东南亚推广后,迄今仍对褐飞虱有较好的抗性,受到我国抗褐飞虱育种专家的重视。在IR56水稻(含Bph3基因)上连续40多代胁迫饲养获得褐飞虱IR56寄主种群,从褐飞虱的生长、发育、繁殖以及水稻品种的抗感反应(SSST法测定)两方面对该种群的致害性进行了研究。结果表明:1)在抗性水稻IR56上,褐飞虱IR56种群的羽化率、初羽化成虫体质量、成虫寿命、产卵量、蜜露排泄量、体质量增量等均较褐飞虱TN1种群显著增加,若虫历期则显著缩短;与感虫水稻TN1上的IR56种群或TN1种群相比,除成虫寿命、蜜露排泄量和体质量增量显著下降外,羽化率、产卵量、卵孵化率无显著差异,初羽化成虫体质量、若虫历期尽管差异显著但数值上较接近(其差值不及IR56水稻上IR56种群与TN1种群差值的1/2)。2)水稻品种苗期抗性反应显示IR56水稻对褐飞虱IR56种群的抗性级别为7级,明显弱于对褐飞虱TN1种群的3级,但略强于TN1水稻对褐飞虱IR56种群或TN1种群的9级。显然,与褐飞虱TN1种群相比,褐飞虱IR56种群对抗性水稻IR56有较强的致害能力,与IR56种群或TN1种群对TN1水稻的强致害水平尽管有一定的差距,但多数指标较为接近。含Bph3基因的水稻品种RathuHeenati对IR56种群抗性为1级,推测可能与该水稻品种存在Bph3以外的其他抗虫基因有关。 相似文献
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【目的】以前期通过穗发育芯片筛选到一个水稻Dof家族转录因子OsDof6为研究对象,进一步探究OsDof6的表达模式与生物学功能。【方法】对OsDof6的基因、蛋白及启动子序列进行生物信息学分析,利用CRISPR/Cas9技术对该基因进行定点编辑,通过实时定量PCR和亚细胞定位技术分析该基因的表达模式。【结果】对该基因的启动子序列分析表明,该基因启动子中存在大量与光响应、激素响应及胁迫响应相关的顺式调控元件。利用CRISPR/Cas9技术获得了2种不同突变类型的功能缺失突变体9522Dof6-3和9522Dof6-4。对突变体T1株系进行表型观察发现,相较于对照,两种突变体在营养生长阶段分蘖数明显降低,转入生殖生长阶段后,两种突变体的抽穗时间推迟约3 d。实时定量PCR结果显示OsDof6在水稻根、茎、叶和穗中均有不同程度的表达,在穗发育后期相对表达量明显提高;通过亚细胞定位分析发现OsDof6定位于细胞核。【结论】初步判断OsDof6基因会影响水稻分蘖数与抽穗期。 相似文献
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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 总被引：2，自引：0，他引：2
【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。 相似文献
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【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术已成为水稻分子育种的重要手段。为了促进水稻育种的发展,本研究以非香型粳稻品种龙粳11为试验材料,对GS3、GS9和Badh2基因进行编辑,以期获得能稳定遗传的长粒香水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9技术,以GS3、GS9和Badh2为靶基因,构建敲除载体pYLCRISPR/Cas9-GS3/ GS9/Badh2-gRNA,通过农杆菌介导法,在龙粳11的GS3、GS9和Badh2基因中引入了特定的突变。【结果】T2代无转基因的gs3/gs9/badh2纯合突变体与野生型龙粳11相比,粒长增加26.43%~27.01%,单株产量增加10.82%~12.11%,千粒重增加18.34%~41.36%,稻米变香,高效地将圆粒水稻变成长粒香型水稻。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得能够稳定遗传并具有长粒香品质的纯合突变株系,为组合多个品质性状提供了一种方便有效的方法,从育种角度加快了新品系创制过程。 相似文献
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【目的】早衰突变体是研究早衰机制的良好载体,对于探究早衰的遗传机理与作用机制及提高水稻的产量和品质具有重要作用。【方法】本研究利用EMS诱变获得了一个早衰突变体lps1,并对该突变体及其野生型进行表型观察、细胞学及组织化学分析、生理生化分析、遗传分析、基因定位和激素处理。【结果】lps1的叶片从3叶期开始发黄,成熟期株高、有效分蘖数、结实率、千粒重等极显著降低。电镜观察发现lps1叶表面光滑,硅质化突起和叶绿体数目减少、片层结构紊乱。生理生化分析表明lps1中有大量的活性氧积累,同时伴有蛋白质的降解、细胞膜的损伤以及大规模的细胞死亡。遗传分析表明该早衰表型受单隐性核基因控制,并且其在第5染色体上编码了一个泛素结合酶。亚细胞定位结果证明LPS1蛋白在细胞质与核中均有表达。外源激素处理发现,lps1对外源激素的处理更为敏感,且LPS1突变促进了ABA合成相关基因的表达。【结论】LPS1 突变使水稻ABA合成信号途径异常,进而引发H2O2等一系列与衰老相关生理指标的异常变动,导致lps1过早衰老,最终造成水稻产量严重降低。 相似文献
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MA Yinhua LI Pingfang DONG Wenjing YI Songwang YANG Fang DU Bo JIN Chenzhong 《中国水稻科学》1986,34(6):512-519
【Objective】 OsRRK1 (Rop-interacting receptor-like kinase 1) protein in rice is the first RLCK VI family protein in rice that has been studied. It plays an important role in regulating the curling of rice leaves and the defense against brown planthoppers. However, the mechanism of its regulation of resistance to the brown planthopper remains unclear. We attempt to further explore the mechanism of OsRRK1 gene resistance to the brown planthoppers. 【Method】The interaction between OsRRK1 protein and OsLecRK (lectin-like receptor kinase), OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3 was analyzed by yeast two-hybrid method. OsLecRK is a candidate gene for BPH15 range of anti-brown planthopper, and is an important member of rice innate immune system. OsLecRK is involved in not only rice innate immune response, including resistance to brown planthoppers, white leaf blight and rice blast, but also the development of rice. The gene clusters of OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3 constitute the anti-brown planthopper gene BPH3. Rice containing the BPH3 gene has a broad spectrum and lasting insect resistance. Meanwhile, DNAMAN software was used to analyze the homology of OsLecRK with OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3. 【Result】The analysis results of DNAMAN showed that OsLecRK has high homology with OsLecRK1, OsLecRK2 and OsLecRK3, and the proteins shared more than 50% identity. The results of yeast two-hybrid analysis showed that OsRRK1 interacted with OsLecRK, OsLecRK2 and OsLecRK3.【Conclusion】OsRRK1 participates in the process of resistance to the brown planthoppers through interacting with BPH15 and BPH3 candidate genes. 相似文献
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【目的】为了创制兼抗白背飞虱和褐飞虱的水稻恢复系,【方法】分别以抗褐飞虱材料B5(携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15)及携带白背飞虱抗性位点qsI-4的籼型恢复系福恢7011为供体亲本,以骨干恢复系福恢676为轮回亲本,应用低世代分离群体田间表型结合单株鉴定与高世代稳定株系室内筛选和分子标记辅助选择相结合的方法,并对抗虫株系及其测交后代进行考查和农艺性状分析。【结果】选育出聚合Bph14、Bph15和qsI-4的恢复系材料3份,携带2个抗虫基因的恢复系材料3份。其中6份恢复系的褐飞虱抗性鉴定结果均表现中抗以上。通过抗性鉴定和杂交后代农艺性状分析筛选出具有生产应用潜力的恢复系材料2份。【结论】为褐飞虱和白背飞虱抗性聚合新种质的创制和应用提供了基础材料。 相似文献
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聚合白背飞虱和褐飞虱抗性基因创制杂交水稻恢复系 总被引：1，自引：1，他引：1
【目的】为了创制兼抗白背飞虱和褐飞虱的水稻恢复系，【方法】分别以抗褐飞虱材料B5（携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15）及携带白背飞虱抗性位点qsI-4的籼型恢复系福恢7011为供体亲本，以骨干恢复系福恢676为轮回亲本，应用低世代分离群体田间表型结合单株鉴定与高世代稳定株系室内筛选和分子标记辅助选择相结合的方法，并对抗虫株系及其测交后代进行考查和农艺性状分析。【结果】选育出聚合Bph14、Bph15 和qsI-4的恢复系材料3份，携带2个抗虫基因的恢复系材料3份。其中6份恢复系的褐飞虱抗性鉴定结果均表现中抗以上。通过抗性鉴定和杂交后代农艺性状分析筛选出具有生产应用潜力的恢复系材料2份。【结论】为褐飞虱和白背飞虱抗性聚合新种质的创制和应用提供了基础材料。 相似文献
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【目的】水稻品系75-1-127携带广谱抗稻瘟病基因Pi9,已被广泛应用于抗稻瘟病水稻品种改良。笔者育种实践发现75-1-127表现出较强的褐飞虱抗性,因此鉴定该品系中的褐飞虱抗性基因并进行分子辅助选择育种。【方法】根据水稻品系B5中褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15的序列,设计引物扩增75-1-127的基因组DNA,并对PCR产物进行测序分析。采用苗期集团法鉴定了75-1-127和B5的褐飞虱抗性表型。利用与Bph14与Bph15连锁的分子标记筛查了75-1-127为稻瘟病抗源回交转育的两系不育系后代,并鉴定了这些后代的稻瘟病抗性、褐飞虱抗性和主要农艺性状。【结果】75-1-127中含有与B5完全一致的Bph14和Bph15序列。75-1-127和B5苗期褐飞虱抗性均为1级。在以75-1-127为抗源改良的两系不育系中,携带Bph14、Bph15的单基因系或双基因系的褐飞虱抗性均得以改良,其中双基因聚合系的死苗率为8.5%,与供体亲本75-1-127以及阳性对照B5差异不显著,进一步证实75-1-127含有褐飞虱抗性基因。【结论】水稻品系75-1-127携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15,可以作为抗源应用于水稻褐飞虱抗性育种。 相似文献
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【目的】使用草甘膦抗性基因替代潮霉素抗性基因，构建核不育繁殖系的转化载体，赋予繁殖系对除草剂草甘膦的抗性，规避现行政策对转基因作物中使用抗生素标记基因的限制。【方法】利用同源重组的方法，构建含草甘膦抗性基因Epsps#、花粉致死基因ZmAA1、核不育恢复基因OsEat1和红色荧光基因DsRed2的水稻eat1核不育基因繁殖系载体pC3300-Epsps-AA-Eat-Red;采用农杆菌介导法转化水稻。【结果】通过转化籼稻品系9K19-5获得普通核不育繁殖系Eat9K的转化植株318个。表型鉴定表明，单拷贝转化体Eat9K-3的花粉有可育和不育2种类型，种子有具有和不具有荧光信号2种类型，具有荧光信号的种子在发芽期能耐受浓度至少为1 g/L的草甘膦。建立的四引物检测法能够区分野生型Eat1基因和核不育eat1基因。【结论】证明载体pC3300-Epsps-AA-Eat-Red有效，创制了具有除草剂抗性的普通核不育繁殖系新种质，建立了区分野生型Eat1基因和核不育eat1基因的四引物检测法。 相似文献
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【目的】为明确取食制霉菌素处理的水稻对褐飞虱[Nilaparvata lugens (Stål)]相关生理指标的影响,【方法】以不同浓度制霉菌素处理的水稻饲养褐飞虱,检测虫体内相关解毒酶含量与活性以及尿酸酶基因相对含量的变化。【结果】结果显示,取食制霉菌素处理的水稻,褐飞虱体内芳香基酰胺酶(aromatic amidase,AAD)含量前期下降,后期抑制作用逐渐消失,酶含量回升;虫体内O-脱乙基酶(O-deethyl enzyme,ODEE)含量在72 h的处理时长内显著低于对照;羧酸酯酶(carboxylesterase,CarE)和谷胱甘肽S-转移酶(glutathione S-transferase,GST)的活性在不同浓度制霉菌素的处理下呈现不同的动态变化,高浓度制霉菌素(600 U/mL)处理的褐飞虱种群体内的CarE和GST的活性在处理时间段内均呈现诱导-抑制-诱导的现象,而中(300 U/mL)、低浓度(150 U/mL)处理种群中两种酶则随着处理时间的延长呈上升趋势。取食不同浓度制霉菌素处理水稻的褐飞虱种群体内类酵母共生菌尿酸酶基因在24 h、48 h之后与对照相比均无显著差异。取食48 h后,包括对照在内的4个处理尿酸酶基因相对转录水平均有下调趋势,当处理时长达72 h时,尿酸酶基因相对转录水平呈现上调趋势,但取食不同浓度制霉菌素处理水稻的褐飞虱种群体内含量显著低于对照。【结论】取食不同浓度制霉菌素处理的水稻对褐飞虱3龄若虫的4种主要的解毒酶具有不同的影响;制霉菌素处理可通过减少类酵母共生菌数量从而降低尿酸酶的含量。 相似文献