基于生物化学和SSR标记的见解：水稻对稻瘟菌（Pyricularia oryzae）防御机制的研究

《Cereal Research Communications》：Biochemical and SSR marker-based insights into rice defense mechanisms against Pyricularia oryzae

水稻稻瘟病抗性研究：通过完全随机设计测定11个水稻品系对致病菌的防御反应，结合72、96、120小时后的酶活性（SOD 11.39 U/min·mg?1、POD 251.23 U/mg?1）及细胞膜稳定性（电导率泄漏减少24%，叶绿素降解最低）分析，发现BRRI dhan74、dhan33和dhan75抗性显著，其中dhan74酶活性最高且病斑评分仅2.9。分子标记检测显示dhan74和dhan33携带Pi5、Pi9等4个抗性基因，并存在相似基因 introgression。本研究创新性整合时空酶动力学与抗性基因谱分析，为Bangladeshi水稻抗稻瘟病育种提供新资源。

　　

摘要

由Pyricularia oryzae引起的水稻瘟病对全球水稻生产造成了严重影响，导致产量损失超过50%。了解宿主抗性的生化和遗传基础对于制定可持续的疾病控制策略至关重要。在本研究中，采用完全随机设计（CRD）来测定11个水稻基因型在接种后72小时、96小时和120小时（HAI）对致病性单孢子菌株（RL-17）的防御反应，并结合了分子生物学技术进行分析。在接种120小时时，BRRI dhan74基因型中观察到超氧化物歧化酶（11.39 Umin^?1mg^?1蛋白质）、过氧化物酶（251.23 Umg^?1蛋白质）和β-1,3-葡聚糖酶（0.032 Umg^?1蛋白质）的活性达到最高水平。同时，该基因型还通过减少电解质泄漏（24%）和抑制叶绿素降解保持了较高的细胞膜稳定性，从而获得了最低的疾病评分（2.9）。BRRI dhan33和BRRI dhan75也表现出类似的强酶防御激活趋势和中等水平的抗性。然而，BRRI dhan63则表现出最高的疾病严重程度（评分7.5），伴随着较高的电解质泄漏（38%）以及防御酶活性的下降。通过对水稻瘟病抗性基因（Pib、 Pi5、 Pik-h、 Pik-p、 Pi9、 Piz-t、 Piz、 Pita-2）进行分子特征分析，并使用八个基于基因的分子标记物，发现BRRI dhan74和BRRI dhan33各自携带了最多的抗性等位基因（各四个），且属于不同的遗传分支，表明它们具有相似的遗传导入特征。这种综合的生化和分子生物学方法将BRRI dhan33、BRRI dhan74和BRRI dhan75确定为具有潜力的水稻瘟病抗性育种候选品种。与以往的研究不同，本研究独特地将酶活性的时间动态与抗性基因分析相结合，为了解孟加拉国水稻基因型的瘟病抗性机制提供了全面的见解。

图形摘要

由Pyricularia oryzae引起的水稻瘟病对全球水稻生产造成了严重影响，导致产量损失超过50%。了解宿主抗性的生化和遗传基础对于制定可持续的疾病控制策略至关重要。在本研究中，采用完全随机设计（CRD）来测定11个水稻基因型在接种后72小时、96小时和120小时（HAI）对致病性单孢子菌株（RL-17）的防御反应，并结合了分子生物学技术进行分析。在接种120小时时，BRRI dhan74基因型中观察到超氧化物歧化酶（11.39 Umin^?1mg^?1蛋白质）、过氧化物酶（251.23 Umg^?1蛋白质）和β-1,3-葡聚糖酶（0.032 Umg^?1蛋白质）的活性达到最高水平。同时，该基因型还通过减少电解质泄漏（24%）和抑制叶绿素降解保持了较高的细胞膜稳定性，从而获得了最低的疾病评分（2.9）。BRRI dhan33和BRRI dhan75也表现出类似的强酶防御激活趋势和中等水平的抗性。然而，BRRI dhan63则表现出最高的疾病严重程度（评分7.5），伴随着较高的电解质泄漏（38%）以及防御酶活性的下降。通过对水稻瘟病抗性基因（Pib、 Pi5、 Pik-h、 Pik-p、 Pi9、 Piz-t、 Piz、 Pita-2）进行分子特征分析，并使用八个基于基因的分子标记物，发现BRRI dhan74和BRRI dhan33各自携带了最多的抗性等位基因（各四个），且属于不同的遗传分支，表明它们具有相似的遗传导入特征。这种综合的生化和分子生物学方法将BRRI dhan33、BRRI dhan74和BRRI dhan75确定为具有潜力的水稻瘟病抗性育种候选品种。与以往的研究不同，本研究独特地将酶活性的时间动态与抗性基因分析相结合，为了解孟加拉国水稻基因型的瘟病抗性机制提供了全面的见解。

图形摘要