综述:分子遗传学与育种技术在稻瘟病可持续抗性中的百年进展

【字体: 时间:2025年07月07日 来源:Theoretical and Applied Genetics 4.4

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  这篇综述系统梳理了稻瘟病(由Magnaporthe oryzae引起)抗性研究的百年进展,重点解析了抗性基因(R genes)的分子机制,并探讨了分子标记辅助选择(MAS)、转基因、基因编辑等育种技术对水稻抗病性改良的推动作用,为未来抗病育种策略提供了前瞻性视角。

  

Abstract
稻瘟病由半活体营养型丝状子囊菌Magnaporthe oryzae引发,是威胁全球水稻生产的首要病害。自1922年开创性遗传学研究以来,分子遗传学技术的突破性进展揭示了水稻-M. oryzae互作的遗传基础,使其成为植物-微生物互作研究的经典模型系统。

抗性基因的分子解码
通过图位克隆和功能基因组学技术,目前已鉴定出30余个稻瘟病抗性基因(R genes),如Pi-taPib等。这些基因编码的NLR(Nucleotide-binding leucine-rich repeat)蛋白通过识别病原体效应因子(effectors)触发免疫反应。值得注意的是,Pi2/9基因簇的串联复制现象揭示了抗性基因进化的"军备竞赛"机制。

分子育种技术应用

  1. 分子标记辅助选择(MAS):利用与R基因紧密连锁的SSR和SNP标记,成功培育出"华占"等抗病品种;
  2. 转基因技术:人工设计的新型R基因(如Pi35-TM嵌合体)通过组成型启动子驱动表达,实现广谱抗性;
  3. CRISPR/Cas9基因编辑:精准修饰感病基因(如OsSWEET11启动子区),阻断病原体营养获取通路。

未来展望
合成生物学策略(如人工抗病小体设计)与多基因叠加技术将成为突破抗性持久性的关键。同时,利用单细胞测序解析病原体侵染早期的时空动态,将为设计"智能"抗病品种提供新靶点。

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