利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和Pi-2基因改良两系不育系稻瘟病抗性

以含广谱稻瘟病抗性基因Pi-1和Pi-2的BL122为供体, 温敏核不育系GD-7S为受体, 通过杂交、回交和自交并结合分子标记辅助选择, 将Pi-1、Pi-2基因导入温敏核不育系GD-7S中, 获得5个携带两个抗性基因的纯合改良不育株系。利用34个广东代表性稻瘟病菌株接种鉴定, 5个改良株系的抗性频率为94.12%~97.06%, 而对照GD-7S抗性频率仅为17.65%; 自然病圃诱发鉴定5个改良株系的叶瘟和穗颈瘟均为0级, 表现高抗。经自然条件和人工气候箱育性鉴定, 改良株系与对照均为无或少花粉败育类型, 自交结实率为0, 说明不育起点温度与对照基本一致。统计分析表明, 除剑叶长和每株穗数外, 改良株系与对照在其他农艺性状方面均无显著差异。与恢复系L38杂交, 改良株系的杂种F1与对照的F1大多农艺性状无显著差异, 说明改良株系基本保持了GD-7S的农艺性状和配合力。     

分子标记辅助改良培矮64S稻瘟病抗性

为提高我国大面积应用的两系光温敏不育系培矮64S的稻瘟抗性,本研究通过杂交转育与分子标记选择相结合的途径,利用RM3330与RM262为标记,将Pi25与Pi-d(t)基因成功聚合于培矮64S中,经抗性、不育性、综合农艺性状评价,获得了5个基因型纯合且农艺性状稳定的F8代抗性改良候选不育系。抗性鉴定结果显示,抗性改良候选不育系及其抗性组合的叶瘟病情指数平均降幅为18.78%和23.24%,穗颈瘟病情指数平均降幅为18.58%和58.45%,抗性提高幅度极显著。育性观测结果表明抗性改良候选不育系不育度都在99.5%以上,柱头外露降低5.64%,包颈粒率降低8.55%。经济性状调查结果显示不育系除穗粒数下降、有效穗增加外,其余经济性状变化不明显;试配的杂交组合平均理论产量和实际产量比对照提高16.22%和6.89%,增产极显著。这些结果表明,通过Pi25与Pi-d(t)基因的导入显著提高了培矮64S稻瘟病抗性,获得了实用的光温敏不育系新材料。     

利用分子标记技术聚合Pi-1和Pi-2基因改良三系不育系荣丰A的稻瘟病抗性

以籼型水稻材料BL122为稻瘟病抗性基因的供体亲本,三系不育系荣丰A的保持系荣丰B为轮回亲本,通过常规杂交、回交、田间农艺性状筛选和分子标记辅助选择相结合,将Pi-1、Pi-2两个基因导入到荣丰B中,获得5个带有两个目标基因的改良保持系纯合株系。利用广东省致病性代表的30个稻瘟病菌株进行人工接种鉴定,5个改良株系的抗性频率均为100%,而原始对照荣丰B的抗性频率仅为56.67%;自然病圃诱发鉴定5个改良株系的穗颈瘟均为1级,表现高抗,而对照为7级,表现感病。所有改良保持系株系与荣丰A杂交和回交进行不育系转育,根据农艺性状综合评价,筛选出不育性彻底、后期熟色好的三系不育系安丰A。利用该不育系与一批恢复系配组,其杂交稻组合均表现出良好的稻瘟病抗性和丰产性,显示出很好的应用前景。     

水稻强分蘖两系不育系‘明S’农艺性状研究

为深入研究水稻两系核不育系‘明S’特性,以期配制高产组合,在生产上得到广泛应用。以‘培矮64S’为对照,相同栽培管理条件下,对‘明S’与‘培矮64S’的植物学特征和生物学特性进行分析。结果表明‘明S’具有株叶形态好、分蘖力强、成穗率高、稻瘟病抗性好等特点。单株有效穗数17个,花粉育性镜检,为无花粉型和少数典败单株,不育率100%,不育度100%,自交结实率为0。柱头外露率高,为84.7%,异交结实率70%以上。稻米品质较好,糙米率、整精米率、胶稠度、碱消值达到一级标准;抗稻瘟病、白叶枯病,纹枯病发病较轻。可见两系不育系‘明S’是一个具有强分蘖特性并且抗稻瘟病的温敏核不育系。     

分子标记辅助选择定向改良不育系Q211S稻瘟病的抗性

为提高水稻温敏型核不育系‘Q211S’的稻瘟病抗性,以‘Q211S’为受体材料,以携带Pi9基因的抗稻瘟病材料‘75-1-127’为供体,通过常规育种方法和分子标记辅助选择技术相结合,选育出5个抗病性改良的两系不育系。抗性鉴定及田间试验结果表明:这5个抗病性改良的两系不育系对苗瘟、穗瘟均表现较高抗性,其他特征特性与‘Q211S’相近。5个改良不育系与‘Q211S’所配组合在株高、每穗总粒数、结实率、千粒重上差异不显著;而改良不育系所配组合在稻瘟病抗性方面较‘Q211S’所配组合明显增强。     

利用“02428h”的eui基因选育长穗颈不育系

为研究隐性长穗颈水稻“02428h”的长穗颈基因eui在减轻不育系包颈度中的利用价值,以02428h为父本,培矮64S为母本和轮回亲本,经过连续3次回交将02428h的eui基因导入培矮64S,转育成了具有长穗颈基因的“P8hS”。与培矮64S相比,P8hS的株高增加35.6 cm,主要是穗颈节和倒2节间长度增加所致。eui基因的导入不仅可使培矮64S的穗包颈得到彻底改善,而且对培矮64S及其杂种的主要经济性状具有改进作用。     

利用MAS手段改良恢复系R838稻瘟病抗性研究

为了提高杂交水稻恢复系R838稻瘟病的抗性水平,利用MAS手段将抗稻瘟病基因pigm导入目标受体,通过连续多代回交并对其回交后代进行分子标记检测或稻瘟病抗性表型鉴定。筛选回交高世代群体自交,并用三系不育系进行测配。结果表明：F1目标基因占有率为52.4%,随着回交世代的增加,其所含目标基因的占有率稳定在50%左右,通过回交高世代群体苗瘟表型鉴定,苗叶瘟抗性3~9级,株系间差异明显;用三系不育系配组,F1苗叶瘟抗性随入选父本抗性提高而提高,且农艺性状与R838基本保持一致。因此,通过分子标记辅助育种技术,用pigm稻瘟病抗性基因改良目标受体的稻瘟病抗性是一个有效途径。     

籼型不育系与不同生态类型品种杂交F1性状表现与分析

用两系不育系香125S、培矮64S和三系不育系协青早A与早籼高产品种嘉育164、中籼品种9311、晚粳恢复系T1027,按3×3不完全双列杂交配制9个杂交组合。3个不育系杂种一代表现各异,协青早A组合平均生育期较长,组合间差距大,香125S组合平均生育期较短,培矮64S组合间生育期差距较小。亚种内组合,两系不育系组合结实正常,大部分组合株高恰当,三系不育系组合表现不育或半不育,植株较矮,存在包颈现象,亚种间组合结实率在45%~70%之间,植株存在超高亲现象,早籼/早籼组合穗型较小,其余类型组合表现大穗,尤其是培矮64S组合,表现较强的超亲优势。父母本遗传距离较大的组合单株总库容量中亲优势超过50%,而父母本遗传距离较近的组合低于15%。9个杂交种单株总库容量超父优势明显,3个不育系中,培矮64S组合超父优势最大,达62.30%。培矮64S组合具有较高的产量优势,3个组合平均超父优势为57.72%,其中,培矮64S/嘉育164达到131.68%,显著高于其它组合。     

水稻两系不育系1892S抗白叶枯病和抗稻瘟病分子改良

以高配合力和抗倒能力强的光温敏两系不育系1892S为轮回亲本,与含抗白叶枯病Xa23基因和抗稻瘟病Pi9(t)基因的稳定株系7J278多代回交,连续自交、经系谱选择、花粉镜检、抗性鉴定和测交,结合分子标记辅助选择,获得1个携带两个抗性基因纯合的稳定光温敏核不育系N779S。利用中国7个流行白叶枯病菌株C1-C7和Xa23基因专化小种PXO99进行接种鉴定,N779S表现为R,受体亲本表现为S。苗期以15个稻瘟病流行小种进行接种,N779S抗性级别为0~1级,抗性水平明显高于受体亲本;在3个稻瘟病重发区种植,N779S穗发病率级别为2~5级,而受体亲本为7~9级。以改良系N779S为母本配置的杂交组合F1,对白叶枯病和稻瘟病的抗性水平均明显高于对照,同时表现出良好的配合力水平。表明Xa23基因和Pi9(t)基因不论是在纯合还是在杂合状态下,都能表现出良好的抗病能力。长日高温环境下花粉镜检结果显示,N779S为无或少花粉败育类型;农艺性状观察显示,改良株系与受体亲本在植株形态上差异不明显,但利用行业标准分析48个遗传位点,仍存在3个位点差异,表明改良系N779S与受体亲本不属于同一个品种。     

籼型温敏雄性核不育系冷灌繁殖的最适繁殖条件研究

采用不同灌溉时期、灌水深度、水温和持续灌溉天数等处理,研究了籼型温敏核不育水稻培矮64 S、双低S、株1 S、810 S和香125 S的最适繁殖条件。根据不同处理的成穗率、颖花退化程度、花粉育性和自交结实率等结果,提出温敏核不育水稻冷水灌溉繁殖的几个关键技术:①冷水灌溉深度应根据幼穗敏感部位距泥面的高度而变化,培矮64 S等类型不育系在雌雄蕊形成期开始灌冷水,深度为3 cm,随后逐渐深至20 cm,810 S等不育系在花粉母细胞形成期开始灌冷水,深度为7 cm,后逐渐深至15 cm。②冷水灌溉起止时期。培矮64 S等类型不育系在自然对照始穗前20～22 d,即雌雄蕊形成期开始灌冷水,持续时间为18天左右,群体在处理结束后7天左右始穗,13天以内齐穗;810 S等类型不育系在自然对照始穗前15天左右,即花粉母细胞形成期开始灌冷水,持续时间为15天左右,群体在处理结束后4天左右始穗,8天以内齐穗。③各不育系的最适繁殖温度应根据温度梯度试验确定,培矮64 S和株1 S为20.8℃左右,双低S为19.5℃左右,香125 S和810 S为20.8～22.0℃。温度过低对植株生长和幼穗发育产生伤害,过高则影响花粉可育性的恢复。     

Leaf and neck blast resistance reaction in tropical rice lines under green house condition

Rice blast (Magnaporthe oryzae) is the most destructive and epidemic disease of rice. Use of host resistance is the best alternative for disease management. The leaf and neck blast resistance of 182 rice breeding lines were assessed for leaf and neck blast and classified relative to a susceptible check-Masuli and resistant check-Laxmi, from greenhouse experiment in 2005 and 2006. The test plants were inoculated with 10⁵ conidial suspension/ml of M. oryzae at 21 days old seedlings for the leaf blast, and at neck base for the neck blast. Among them, for leaf blast, 77 rice lines were resistant, 43 were moderately resistant, 39 were moderately susceptible and 23 were susceptible. While among the selected 31 rice lines evaluated for neck blast, 4 lines were resistant, 4 were moderately resistant, 16 were moderately susceptible and 7 were susceptible. Leaf and neck infection was significant and positively correlated (r = 0.30, P = 0.05). The rice lines, Barkhe 1032, Barkhe 1034, Barkhe 1035, Barkhe 1036, Barkhe 2014, Barkhe 2024, Barkhe 3019, Super 3004 were resistant to leaf blast and Barkhe 1006, Barkhe 1032, Barkhe 1035, Barkhe 3004 were resistant to neck blast. The rice lines with identification # 11, 69, 137, 168, 182 from Masuli × MT4 parentage, and Barkhe 3017 were susceptible to both leaf and neck blast. Progenies of Irradiated Pusa Basmati (IPB), Kalinga III/IR64 (KIII/IR64), and Masuli/IR64 were resistant to both leaf and neck blast. However, most progenies from Masuli/MT4 showed susceptible reaction to both leaf and neck blast. Thus, rice lines form the IPB, KIII/IR64 and Masuli/IR64 will be promising resistant sources for rice blast in breeding programme.     

稻瘟病圃中水稻品系的抗瘟性评价与育种利用

在20世纪80年代抗病育种的基础上,从1994~2003年采用人工辅助接种、自然发病的方法对12151份次水稻材料在病圃中的稻瘟病抗性进行了监测。结果表明,10年共计有4933份次叶瘟表现抗病,7103份次表现为感病,分别占总份次的40.60%和58.46%;有4071份次颈瘟表现抗病,7965份次表现为感病,分别占总份次的33.50%和65.55%。有9034份次的材料叶瘟颈瘟表现一致,占总份次的74.35%,其中叶瘟感病颈瘟也感病的材料份次是叶瘟抗病颈瘟也抗病材料的两倍;叶瘟颈瘟表现不一致的材料有3002份次,占总份次的24.71%,其中叶瘟感病而颈瘟抗病的材料份次多于叶瘟抗病而颈瘟感病的材料份次。利用早期筛选的抗源,选育了抗病优良籼型杂交稻恢复系6326、蜀恢162、蜀恢527等。对稻瘟病抗病育种和抗病品种的合理利用等问题也进行了讨论。     

通过标记辅助回交育种改良优质水稻保持系金山B-1的稻瘟病抗性

金山B-1是本室育成的一个优质水稻雄性不育保持系。为了改良金山B-1的稻瘟病抗性,我们以水稻品系75-1-127为供体,通过标记辅助连续回交将显性广谱抗稻瘟病基因Pi-9导入到金山B-1中。已知Pi-2与Pi-9等位或紧密连锁。根据前人报道的Pi-2的双侧标记和公共数据库提供的水稻基因组序列信息,我们开发了一个在金山B-1和75-1-127之间表现多态的SSR标记SRM22。该标记与Pi-9基因紧密连锁,估计与Pi-9的物理距离为309Kb,换算成遗传距离为0.73cM。在各世代皆利用SRM22对目标基因进行跟踪,并结合形态性状进行背景选择。在BC3F1代,将中选单株与不育系金山A-1进行杂交并检查其后代的育性,以测验这些单株的不育保持性。在BC3F2代,根据抗病标记、不育保持性(根据BC3F1推断)及形态性状,选得5个符合需要的单株,由此得到5个抗病性得到改良的金山B-1近等基因系(BC3F2:3)。抗病鉴定表明,所有育成株系的抗性水平皆显著高于金山B-1,说明抗病基因确实已经导入金山B-1,利用SRM22标记进行选择是可靠的。但值得注意的是,所有育成株系的抗性水平都略低于75-1-127,说明Pi-9的抗病能力会受到遗传背景的影响。     

利用分子标记辅助选择将抗稻瘟病基因Pi-9(t)渗入水稻恢复系泸恢17

本研究采用杂交和分子标记辅助选择技术,将亲本材料P2的水稻广谱高抗稻瘟病基因Pi-9(t)导入杂交水稻恢复系泸恢17,再利用抗稻瘟病基因Pi-9(t)的特异分子标记pB8检测该目的基因,获得68份携有Pi-9(t)基因型的回交株系。基因型鉴定表明株系WR1023、WR1043、WR1056和WR1062为均含有Pi-9(t)基因纯合的回交后代株系。表型分析表明WR1023和WR1056株系农业性状已稳定,且其株叶型、抗稻瘟病及配合力较好,我们认为可以用作育种抗性亲本材料。     

运用分子标记辅助选择技术改良9311白叶枯病抗性的研究

以9311为轮回亲本，以IRBB21为抗白叶枯病供体亲本，通过杂交和三次回交以及两次自交，结合农艺性状的选择，建立起具44个株系的BC3F3群体。分别用连锁标记pTA248和基因内STS标记MXA21对抗性基因Xa21进行前景选择。用均匀分布在水稻全基因组的248个SSR标记，进行两亲本之间的多态性分析，获得76个具多态性的SSR标记，用于背景选择。结果选到基因型背景回复到轮回亲本的73．68％——88．16％，且Xa21基因纯合的株系4个，分别为M071、M082、M086和M087。以Xa21的鉴别菌系菲律宾6号小种PX099接种鉴定表明，9311为感(S)，IRBB21为抗(R)，中选株系M071和M082的抗性与IRBB21相同，为抗(R)级，M086和：M087抗性略低于IRBB21，为抗到中抗(R／MR)，这两个株系内单株之间抗性有差异。农艺性状考察结果显示，中选株系与轮回亲本9311相似。以中选株系M086与培矮64S配制的Fl和原组合两优培九(培矮64S／9311)进行比较，对白叶枯病的抗性有了明显提高，综合农艺性状相似。论文就白叶枯病抗性基因的综合利用以及育种方法进行了讨论。     

SSR对黑龙江省主栽水稻品种抗瘟基因Pi-1的检测分析

应用水稻稻瘟病抗性基因Pi-1紧密连锁的3个微卫星标记RM144、RM224和MRG4766对黑龙江省49主栽水稻品种(系)进行抗瘟基因Pi-1检测分析。结果表明,用3个与抗瘟基因Pi-1紧密连锁的SSR标记同时对抗瘟基因Pi-1有检测是非常有效的途径,检测到富士光等14个水稻品种(系)含有Pi-1抗瘟基因,明确了该基因在黑龙江省水稻品种(系)中的分布情况,为分子育种、合理搭配种植品种等提供了理论依据。     

粳稻品种吉粳809的稻瘟病抗性基因分析

稻瘟病是水稻生产中危害最为严重的病害之一,种植抗病品种是抵御稻瘟病危害的有效措施。本研究利用吉粳809的2个亲本材料吉粳88与93072配制的回交分离群体进行稻瘟病人工接种,采用抗、感极端分池法定位双亲的稻瘟病抗性基因,结合基因型分析,推断吉粳809的抗性基因组成。结果表明,回交群体对强致病菌GD9-1表现为4个主效抗病基因Pi-2(t)、Pi-7-1(t)、Pi-7-2(t)和Pi-11(t)分离,对弱致病菌GD19-1表现单个主效抗病基因Pi-2(t)分离,其中Pi-2(t)基因同时抗2个菌株。除Pi-2(t)位点抗性等位基因来自吉粳88,其余3个位点的抗性等位基因均来自93072。比较基因组研究表明,Pi-2(t)可能与Pi-b等位,Pi-11(t)可能与Pi-47(t)或Pik等位,而Pi-7-1(t)和Pi-7-2(t)是2个新的抗性位点,分别与RM21260和RM8037连锁,遗传距离为0.11 cM和6.97 cM。利用与上述4个抗病位点紧密连锁的SSR标记和来自3K水稻种质资源重测序开发的55K芯片鉴定抗性位点吉粳809与双亲基因型的异同,推断吉粳809抗性基因组成,发现吉粳809携带轮回亲本吉粳88的Pi-2(t)和来自供体亲本93072的Pi-11(t) 2个基因,合理地解释了吉粳809抗性明显好于吉粳88的原因。对如何通过不同主效抗性基因聚合特别是充分利用原来抗病品种中“丧失”抗性残效基因来改良品种的稻瘟病抗性进行了讨论。