水稻抗褐飞虱基因及其利用现状研究

褐飞虱是危害水稻生产最重要的虫害之一.自20世纪70年代以来,国内外相继开展了水稻褐飞虱抗性基因的发掘工作.迄今已确认和报道的水稻抗褐飞虱基因共27个,其中16个为显性基因,11个为隐性基因,至少定位了19个褐飞虱主效抗性基因.针对目前水稻抗褐飞虱育种存在的问题,结合稻褐飞虱生物型、水稻品种的遗传背景及生态适应性,本文综述了水稻抗褐飞虱基因资源的鉴定、其分布特点以及水稻品种对褐飞虱的抗虫机制,简述了抗褐飞虱基因的育种利用现状,讨论了抗褐飞虱育种中存在的问题及其应用前景.     

水稻抗褐飞虱基因及其育种应用研究进展

褐飞虱是危害水稻生产最重要的害虫之一。遏制水稻褐飞虱为害的最安全、有效的措施既利用水稻自身的抗虫性。迄今为止,已经于栽培稻和野生稻中成功鉴定出30个水稻抗褐飞虱基因,其中26个主效抗性基因已被定位,显性基因Bph14已成功克隆,但仅少量主效抗性基因被育种家利用并培育出抗性品种。对褐飞虱的生物型和抗性机理、水稻抗褐飞虱的遗传基础及育种应用研究进行了综述,并就今后的抗性育种研究趋势展开了讨论。     

水稻抗褐飞虱基因Bph3荧光分子标记的开发及应用

褐飞虱是严重威胁水稻生产的害虫之一。开发褐飞虱抗性基因的分子标记用于抗性分子育种是减小褐飞虱危害的有效途径。本研究根据抗褐飞虱基因Bph3序列与其等位基因序列差异,利用PARMS技术开发Bph3的共显性的荧光分子标记MM3T,并利用该标记对31份水稻亲本材料及52份BC2F2代杂交后代进行检测,验证分子标记的可靠性。结果表明,MM3T在包含有Bph3基因的水稻中均能检测到抗褐飞虱荧光信号,在无Bph3基因的水稻中均检测到感褐飞虱的荧光信号,为利用分子标记辅助选择提高水稻褐飞虱抗性提供了高效、快速、准确的检测方法。     

水稻抗褐飞虱育种研究的现状与展望

褐飞虱是中国夏季水稻生产的主要害虫之一。选育与利用抗性品种被认为是控制水稻褐飞虱为害的有效途径之一。研究综述了稻褐飞虱的生物型/致害型、抗褐飞虱基因,着重介绍了中国抗褐飞虱育种的研究现状,并对今后的抗性育种研究提出了几点建议。     

2个新培育水稻材料对褐飞虱的抗性机制研究

旨在筛选抗褐飞虱水稻材料,研究其对褐飞虱抗性机制。通过苗期抗性鉴定、成株期抗性鉴定筛选出了2份新培育的水稻材料,并对这2份水稻材料进行了忌避性、抗生性和耐害性的抗性试验。在苗期1105113表现为抗虫级别,1105096为高抗,在成株期1105096和1105113对褐飞虱均免疫;褐飞虱若虫和成虫均对1105096和1105113具有较强的忌避性;1105096和1105113对褐飞虱若虫存活率显著低于对照;1105096和1105113对褐飞虱的耐害性较弱,抗生性较强。这2个水稻材料在苗期和成株期均对褐飞虱具有良好的抗性效果。同时,这2个水稻材料对褐飞虱兼具有忌避性、抗生性和耐害性,其中抗生性作用较强,耐害性作用较弱,均可用于培育抗褐飞虱水稻品种。     

籼稻品种‘ARC5833’抗褐飞虱基因的遗传分析与定位

褐飞虱是造成中国水稻减产最严重的虫害之一,发掘褐飞虱抗性基因是防治水稻褐飞虱的有效途径。籼稻‘ARC5833’是一份高抗褐飞虱的种质材料,为了明确籼稻‘ARC5833’对褐飞虱的抗性机理,以便在育种中加以利用。本研究利用‘ARC5833’与感虫材料‘9311’杂交构建包含145个F2:3家系的作图群体,采用苗期集团法进行褐飞虱抗性鉴定。结果显示,该群体中抗、感家系数分别为109和36,卡方分析表明有1对主效显性基因控制抗虫表型。进一步的基因定位表明,该抗性基因位于水稻第4染色体长臂上的分子标记4M11491与4M24.687之间,遗传距离为4.2 cM。该区间内最大LOD值为40,可以解析表型变异的72%。因该区间内已克隆一个抗褐飞虱基因Bph6,测序分析表明,它们的CDS和氨基酸序列相似度分别为99%和98%。因此,我们认为抗源‘ARC5833’中携带的抗褐飞虱基因与Bph6为等位基因。本研究完成了籼稻品系‘ARC5833’褐飞虱抗性基因对的遗传分析与基因定位,对利用该抗源提供了科学依据。     

分子标记辅助选择抗褐飞虱基因改良桂农占的BPH抗性

本研究通过分子标记辅助选择和连续回交的方法将来源于栽培稻的抗褐飞虱基因Bph3、来源于野生稻的抗褐飞虱基因Bph14和Bph15分别转入到华南高产水稻品种桂农占中,在BC3F3获得了含单个抗性基因的稳定株系和含Bph14和Bph15的稳定株系,其遗传背景与桂农占相似达95%以上。这些株系苗期对褐飞虱的抗性评价表明,在含单个抗性基因的株系中,含Bph3的株系抗性水平最高,含Bph14的最低,而含Bph14和Bph15的株系抗性水平高于含单个基因的株系。对农艺性状的调查发现,含抗性基因的株系与桂农占在抽穗期方面表现出显著差异。在单株产量方面,含抗褐飞虱基因的株系与桂农占没有显著差异。研究结果可为培育抗褐飞虱基因高产水稻品种提供材料。     

东乡野生稻抗褐飞虱QTL分析

野生稻是水稻抗褐飞虱基因的重要种质资源。应用东乡野生稻与栽培稻协青早B构建的2套材料,开展水稻抗褐飞虱基因鉴定研究。先以协青早B//协青早B/东乡野生稻BC₁F₅群体为材料,应用褐飞虱田间种群进行抗虫鉴定,检测到2个抗褐飞虱QTL,其中,qBph2位于水稻第2染色体RM29–RG157区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率22.2%;qBph7位于第7染色体RM11–RM234区间,东乡野生稻等位基因可降低死苗率43.7%。进一步以协青早B为轮回亲本,构建了BC₃F₃群体,应用褐飞虱生物型I、II和III进行抗虫鉴定,QTL分析表明qBph2抗褐飞虱生物型I和II,qBph7抗褐飞虱生物型I和III。这2个QTL对培育抗褐飞虱水稻品种具有重要应用价值。     

武汉大学应用图位克隆法分离得到首例水稻抗虫基因

<正>武汉大学生命科学学院何光存教授实验室与国内同行合作,经过14年的研究,近日在水稻抗褐飞虱基因克隆和抗虫分子机理方面取得重大突破,成功分离了抗褐飞虱基因     

节水抗旱稻恢复系的抗褐飞虱分子标记辅助选育及抗性评价

褐飞虱是水稻的主要害虫之一,利用水稻抗褐飞虱基因培育抗虫品种是目前公认最经济有效、环境友好的策略。本研究利用水稻功能基因组已克隆的抗褐飞虱基因,通过分子标记辅助选择和常规回交育种相结合的方法,将抗褐飞虱基因Bph6、Bph9、Bph14和Bph15单独和聚合导入到节水抗旱稻恢复系旱恢3号,获得了一系列含有单基因、双基因、三基因和四基因的改良系。采用标准苗期集团筛选法进行褐飞虱抗性鉴定,评价这些基因在旱恢3号背景下的效应及相互作用。表明单基因改良系中, Bph9的抗性最强,且Bph9 Bph6 Bph15 Bph14;在聚合改良系中,抗性均优于单基因改良系,四基因聚合改良系的抗性最强,不同基因型组合的抗性效应是Bph6+Bph9+Bph14+Bph15Bph6+Bph9 Bph6+Bph9+Bph14 Bph6+Bph9+Bph15 Bph6+Bph14+Bph15 Bph9+Bph14+Bph15 Bph14+Bph15。在自然条件下,改良系与旱恢3号在株高、有效穗和千粒重等农艺性状上差异不显著,其他性状与旱恢3号相仿或略差。本试验表明单独和聚合导入Bph6、Bph9、Bph14和Bph15基因能显著提高节水抗旱稻恢复系的褐飞虱抗性,这4个基因的加性效应明显,可为今后节水抗旱稻抗褐飞虱育种提供理论依据和材料基础。     

IRRI野生稻渗入基因系稻瘟病、白叶枯病、褐飞虱抗性鉴定

对65份从IRRI引进的野生稻渗入基因系进行稻瘟病、白叶枯病及褐飞虱抗性鉴定,筛选出34份抗稻瘟病品系,15份高抗白叶枯病品系,35份中抗白叶枯病品系,21份抗褐飞褐飞虱的品系,44份中抗褐飞虱品系,30份兼抗2种病虫害的品系和27份兼抗2种病虫害的品系,以期为育种利用提供新的抗源。     

日本研究发现能防治水稻褐飞虱的基因

<正>据媒体报道,日本农业生物资源研究所日前宣布,研究人员确定了水稻体内一种能防治褐飞虱的基因,从而有望开发出抵抗这种虫害的水稻新品种。褐飞虱自古以来严重危害日本的水稻生产。但研究人员发现,产于印度的水稻不会遭褐飞虱危害,因为印度产水稻含一种名为BPH26的基因。他们将这种基因植入日本产水稻,发现     

利用分子标记辅助选择改良杂交水稻的褐飞虱和稻瘟病抗性

稻瘟病和褐飞虱目前是我国水稻产区最重要的病虫害。汕优63曾经是我国种植面积最大的杂交水稻组合,然而其易感白叶枯病、稻瘟病、褐飞虱和品质等问题导致其近年来在生产上基本没有了面积。本试验利用分子标记辅助选择将水稻抗褐飞虱基因Bph14、Bph15同时导入到汕优63的亲本明恢63和珍汕97B中,以改良汕优63的褐飞虱抗性;同时将抗稻瘟病基因Pi1、Pi2导入到已改良的珍汕97B中,使后者同时获得褐飞虱和稻瘟病抗性。褐飞虱苗期鉴定结果表明:改良的杂交稻(聚合Bph14,Bph15或单基因)的褐飞虱抗性较对照(汕优63)显著提高;穗颈瘟田间自然发病结果也表明:聚合Pi1、Pi2的杂交稻发病率仅为约6%,明显低于对照汕优63(约90%)。田间农艺性状考察也表明改良型杂交稻的主要农艺性状与对照基本一致,产量高于对照或与对照相仿。这些改良组合可以为进一步培育绿色超级稻提供中间材料。     

水稻改良品系对褐飞虱和白背飞虱的抗性评价

为评价水稻改良品系对褐飞虱和白背飞虱的抗性,采用标准苗期集团筛选法和辅以人工接虫诱发的田间成株期抗性鉴定评价了水稻改良品系苗期对褐飞虱的抗性以及成株期对褐飞虱和白背飞虱的抗性。结果表明,抗源RHT-sd1的改良品系G6和G8,Ptb33的改良品系G9和G10,Qb14的改良品系G15,Qb15的改良品系G16和G17对褐飞虱和白背飞虱均表现抗性,各抗源的改良品系对褐飞虱和白背飞虱均具抗性的检出率分别为25.0%、66.7%、25.0%和100.0%,可见对抗褐飞虱兼抗白背飞虱抗源品种进行改良可以获得多抗性新品系。本研究获得的7份抗褐飞虱兼抗白背飞虱改良品系在多抗性水稻品种的选育中具有重要的应用价值。     

培育水稻恢复系抗稻褐飞虱基因导入系和聚合系

稻褐飞虱是水稻的主要虫害之一,培育优良的抗性基因聚合系对于防治稻褐飞虱具有重要的意义.本研究通过回交、分子标记辅助选择和接虫鉴定三者相结合的办法,将抗稻褐飞虱基因Bph3和Bph24(t)分别导入主栽杂交水稻恢复系广恢998、9311、R15、明恢63、R29中,最终获得遗传稳定的Bph3导入系32份和Bph24(t)...     

对水稻褐飞虱抗性相关的数量性状位点和表达序列标记的制图

为了绘制负责水稻褐飞虱抗性的基因，我们用褐飞虱抗性品系与敏感性品种Ninghui63杂交，育成—个重组自交系群体，以该群体为基础绘成了一个水稻遗传图。检测到了褐飞虱抗性的4个数量性状位点。采用有限的相减混杂法分离出了由褐飞虱进食所调节的表达序列标记(EST)，并且通过RFLP制图和收索水稻基因组数据库，把这些标记限定在了几个染色体上。EST标记的分布表现为几组，有些EST标记与已知QTL和已知抗性基因有关系。这些发现说明，绘制不同的EST标记可能是鉴定植物后备保卫基因的一种有用方法；而其保卫基因对培育褐飞虱抗性品种是有益的。     

籼稻资源WD15515中抗褐飞虱QTL的定位研究

褐飞虱是我国水稻生产上最严重的虫害之一, 培育和种植抗褐飞虱水稻品种是控制褐飞虱的有效途径。WD15515是一份高抗褐飞虱的籼稻种质资源。利用9311与WD15515杂交培育了F₂群体, 对F₂植株进行SSR分子标记分析, 测定植株上褐飞虱的蜜露分泌量、虫体增重量和增重比, 作为抗虫性指标。通过QTL IciMapping3.0进行作图分析, 在第2、第4、第9染色体上共检测到4个抗褐飞虱QTL。其中第2染色体上检测到2个QTL, 以蜜露分泌量检测到的qBph2-1位于SSR标记RM71~RM6911之间, LOD值为3.68, 表型贡献率为11.08%;以虫体增重量和增重比检测到的qBph2-2位于标记RM6911~RM521之间, LOD值分别为3.31、4.05, 表型贡献率分别为7.81%、9.38%。以蜜露分泌量、虫体增重量和增重比为指标在第4染色体上检测到qBph4, 定位于标记RM16996~RM17075之间, LOD值分别为11.11、13.81、15.41, 表型贡献率达到44.38%、45.24%、52.40%。同样, 以蜜露分泌量、虫体增重量和增重比在第9染色体上检测到qBph9, 定位于标记RM219~RM6444之间, LOD值分别为2.59、4.04、3.63, 表型贡献率分别为10.91%、12.39%、10.01%。上述结果表明, qBph4是一个抗褐飞虱主效基因。本项研究结果为抗褐飞虱水稻育种提供了新的基因资源。     

根癌农杆菌介导gna基因对水稻的转化

褐飞虱在中国分布很广,近年来已成为南方稻区的主要害虫。大量研究表明,进行抗虫基因分子育种是迅速改良水稻褐飞虱抗性的有效途径。采用农杆菌介导法将来源于大肠杆菌的6-磷酸甘露糖异构酶（PMI）安全选择标记基因和雪花莲凝集素（GNA）抗虫基因构建于同一表达载体上进行遗传转化,获得带有安全标记基因的抗褐飞虱转基因植株。通过PCR扩增、Southern印迹和GUS检测分析表明,PMI标记基因和抗虫GNA基因同时被转入部分植株中并得到了表达,其外缘基因主要以单拷贝的方式插入水稻基因组中。对随机选取的8个转基因单株T0代种子经含潮霉素的培养基培养15d后抗感苗数统计分析表明,绝大多数转基因植株后代符合单基因的遗传分离规律。     

野生稻种质在水稻抗虫育种上的研究及应用进展

本研究综合了国内外抗虫研究相关文献,主要介绍了野生稻在抗褐飞虱、白背飞虱与灰飞虱抗虫基因的遗传定位与克隆,以及在常规育种、单个抗虫基因分子标记辅助育种、多个抗性基因聚合育种上的研究进展,并讨论了野生稻优异抗虫基因在水稻遗传育种上存在的问题和发展建议。     

利用RFLP／AFLP构建水稻褐飞虱抗性基因Bph1的连锁图

褐飞虱(Nilaparvata lugens Stal)是水稻最严重的害虫之一。已有人探索和利用天然抗性系统解决水稻生产中的褐飞虱问题。到目前为止，在本地籼稻品种和两个野生近缘种澳洲野稻和药用野生稻中鉴定到至少12个褐飞虱抗性主基因。