多年生稻白叶枯病抗性评价

利用长雄野生稻地下茎无性繁殖特性培育多年生稻已经成功,并在生产上进行了示范推广。为明确多年生稻品种（系）对白叶枯病的抗性表现,通过田间病情调查、抗性水平鉴定和水稻白叶枯病抗性基因检测3种方法,对多年生稻品种（系）多年生稻23（简称PR23,下同）、云大24（PR24）、云大25（PR25）、云大101（PR101）、云大107（PR107）及其父本长雄野生稻、母本RD23和F₁（RD23/长雄野生稻）的白叶枯病抗性进行评价。结果表明,长雄野生稻高抗白叶枯病;尽管PR23、PR24、PR25、PR107携带白叶枯病抗性基因Xa1、Xa4、Xa23、xa25的等位基因,但在田间自然发病条件下均易感白叶枯病,说明这几个抗性基因对这4个多年生稻品种（系）不起抗病作用;而PR101在田间自然发病条件下表现为抗白叶枯病,并含有白叶枯病抗性等位基因xa25、Xa27,说明这2个基因可能是PR101抗白叶枯病的基因。本研究结果为明确多年生稻对白叶枯病菌的抗病反应,以及抗白叶枯病育种和多年生稻生产布局提供了一定依据。     

浙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的分子检测

稻瘟病是水稻的三大重要病害之一。利用稻瘟病抗病基因进行新品种培育是控制稻瘟病发生最经济有效的措施,对水稻安全生产具有重要意义。本研究在鉴定63个浙江省主栽水稻品种的叶瘟和穗颈瘟抗性水平的基础上,利用Pi1、Pi5、Pi2、Pi9、Pia、Pizt、Pigm、Pib、Pik和Pikh等10个已克隆抗稻瘟病基因的特异分子标记,对这63个品种的抗稻瘟病基因组成进行了鉴定,并进一步分析了抗病基因与稻瘟病抗性之间相关性。抗性鉴定结果显示,63个浙江省主栽水稻品种中,抗叶瘟品种占66.7%、抗穗瘟品种占50.8%。抗稻瘟病基因分析显示,有60个主栽品种聚合了多个抗病基因,含有Pizt和Pib基因的品种45个、含有Pi2和Pi5基因的品种43个,此外,抗病基因Pia、Pik、Pi1、Pi2、Pizt、Pikh、Pi5及Pib在浙江省主栽品种中分布频率整体较高,而Pigm和Pi9分布频率很低,仅3.2%。本研究揭示了浙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的组成及抗稻瘟病基因对稻瘟病抗性提高的贡献,为浙江省抗病新品种的培育提供参考。     

Pigm特异性选择标记的开发及其在粳稻穗颈瘟抗性育种中的利用

【目的】Pigm是一个广谱的稻瘟病抗性基因,源自持久抗性品种谷梅4号,与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9和Pi40等互为复等位基因但抗谱存在差异。为了更好地在分子辅助选择育种中利用Pigm基因,开发与Pigm特异性标记具有重要意义。【方法】在已有文献报道定位结果的基础上,通过随机测序获得了一段谷梅4号基因组的特异序列,并据此开发了一组用于筛选Pigm基因的分子标记,进一步选取江淮稻区3个不同生态型代表性粳稻品种作为受体,利用分子标记辅助选择结合对抗性基因的背景检测将Pigm基因导入受体品种。【结果】Pigm-4标记位于Pigm基因簇内部,与抗病功能元件PigmR紧密连锁,对不同类型的品种检测发现该标记特异性强,且利用该标记可将Pigm与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9以及Pi40区分开来。对受体亲本稻瘟病抗性基因的检测和接种结果分析发现江淮稻区粳稻品种虽然携带了Pib、Pi54、Pita、Pb1中的2~3个基因,但是对强毒力的稻瘟病小种抗性普遍不强,而3种代表性粳稻背景下导入Pigm基因均可显著提高其对穗颈瘟的抗性水平。【结论】Pigm可以作为抗稻瘟病粳稻育种的有利基因资源加以利用,而Pigm-4是分子标记辅助筛选Pigm的优异标记。     

多年生稻育种进展及展望

多年生稻是指头季稻成熟收割后,通过免耕保留稻桩,等到下一个生长季,稻桩地下茎腋芽发出新苗,重新成为可以收割的稻。笔者所在团队以亚洲栽培稻（Oryza sativa）为母本,以来源于非洲的长雄野生稻（O. longistaminata）为父本,通过种间远缘杂交方式培育多年生稻。经过20多年的研究,发现了长雄野生稻地下茎遗传规律,发明了利用长雄野生稻地下茎无性繁殖特性培育多年生稻的方法,创制了一批具有多年生性的育种材料,育成了3个多年生稻品种,创新了以越冬和免耕为核心的多年生稻轻简化生产技术,实现了只需耕种1次即可连续收获4~5年的稻作生产方式。从理论发现、技术发明、品种培育、栽培技术创新到产业化,形成了自成体系、独树一帜的多年生稻研发模式,为农作物尤其是多年生粮食作物的遗传改良与应用提供了借鉴。     

82份籼粳稻骨干亲本抗稻瘟病基因的分子检测

北粳南移在江西省已推行11年,为进一步明确适合江西晚粳常规稻的稻瘟病抗性情况及粳渗籼骨干亲本的选择,本研究利用Pi37/Pi35/Pish、Pi5、Pi2、Pi9、Pia、Pi23、Pigm、Pi33/Pi42、Pi56、Pik/kg(t)/ks/kp/km/kh/43、Pikh共11个抗瘟基因的标记结合井冈山抗性谱的鉴定,对28份骨干粳稻和54份骨干籼稻进行分子标记与抗性分析。结果表明,粳稻中有1份携带其中的7个抗性基因,有5份携带6个抗性基因,有7份携带5个抗性基因,有12份携带4个抗性基因,有3份携带3个抗性基因,抗性频率最高的Pia为0.786,其次为Pikh和Pi9,频率均为0.643,Pigm和Pi37/Pish在这批粳稻材料中的抗性频率为0;籼稻中有8份携带其中的7个抗性基因,有10份携带6个抗性基因,有13份携带5个抗性基因,有17份携带4个抗性基因,有4份携带3个抗性基因,有2份携带2个抗性基因,抗性频率最高的Pi9为0.981,其次Pik/Pikh/Piks频率为0.833,Pigm、Pi37/Pish、Pikh、Pia、Pi5、Pi2、Pi23和Pi33/Pi42的频率分别为0.556、0.537、0.519、0.389、0.352、0.315、0.167和0.111,Pi56在这批籼稻材料中的抗性频率为0。明确这些材料抗瘟基因的分布,将为广谱持久抗性籼粳材料创制骨干亲本的选择与配组指明了方向。     

利用CRISPR/Cas9技术创制抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系

【目的】创制新型抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系，为高产优质杂交水稻选育提供资源。【方法】利用CRISPP/Cas9技术在水稻稻瘟病基因Pi21、温敏不育基因TMS5和香味基因Badh2的第1外显子处设计靶位点，构建多基因表达载体pC1300-2×35S::g^TMS5-g^Badh2-g^Pi21，转化优质常规籼稻品种中早70，测序鉴定分析获得纯合阳性稳定株系。利用稻瘟病喷雾接种和打孔接种方法对稻瘟病基因Pi21的纯合突变株系进行稻瘟病抗性鉴定，利用GC-MS技术对Badh2纯合突变株系的香味物质2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）含量进行测定。【结果】在T₀转基因株系中，Pi21、TMS5和Badh2突变频率分别为87.5%、80.0%和87.5%，突变类型多为双等位突变。从T₁代中筛选不含载体骨架的纯合突变株系，获得两种三突变纯合株系。稻瘟病接种结果表明，与野生型相比，T₂代Pi21纯合变异株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内相关防卫基因的表达量显著上调，ROS积累量也显著增加。tms5纯合变异株系表现出典型的温敏不育特性，TMS5基因的表达水平与野生型相比显著降低，高温下Ub_L404基因的表达水平明显高于野生型。与野生型相比，在Badh2纯合突变体植株中Badh2的表达水平显著下调，并且香味物质2-AP含量极显著增加。【结论】利用CRISPR/Cas9技术成功对Pi21、TMS5和Badh2基因同时进行定向编辑，获得了具有高抗稻瘟病的香型温敏不育系，为高抗、香型不育系材料的选育提供参考，加快高产优质杂交水稻的选育。     

应用分子标记辅助选择培育抗稻瘟病恢复系R153

稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一。培育抗稻瘟病的水稻品种是减少因病害损失的有效方法。本研究以携带稻瘟病抗性等位基因Pi25的品系BL108为供体、恢复系恢11-32为受体,应用该抗性基因的连锁标记Si13070C和功能标记CAP3/BglⅡ进行分子标记辅助选择,培育出携带Pi25抗性等位基因的恢复系R153,经福建省上杭县茶地国家水稻新品种稻瘟病抗性区试点鉴定,表现为抗稻瘟病。该恢复系的选育为杂交稻新组合选育提供新的亲本资源。     

小粒野生稻内生细菌的分离鉴定和促生功能分析

小粒野生稻（Oryza minuta）是具有良好生物和非生物胁迫抗性的野生稻资源，挖掘小粒野生稻促生相关内生细菌可为其微生态研究和菌肥开发提供参考信息。本研究对小粒野生稻的根、茎和叶进行内生细菌分离，共获得85个菌株。通过促生功能分析发现，43株内生细菌具有溶磷能力，19株具有固氮作用，29株产铁载体，13株产吲哚乙酸。分离自根部的OMR2-3菌株和叶部的OML3-4菌株具有较高吲哚乙酸分泌能力，分别为17.22 mg/L和16.59 mg/L。形态学和分子鉴定显示，OMR2-3菌株和OML3-4菌株分别为阴沟肠杆菌（Enterobacter cloacae）和路德维希肠杆菌（Enterobacter ludwigii）。通过温室促生效果测定发现，2个菌株对多年生稻粳型品种PR23和籼型品种云大107具有显著促生效果，可以不同程度促进多年生稻幼苗的株高、根长、鲜质量、叶绿素和氮素含量。以上结果说明，小粒野生稻蕴含丰富的促生相关内生细菌资源，从中筛选到的内生阴沟肠杆菌OMR2-3菌株和路德维希肠杆菌OML3-4菌株具有开发成为多年生稻生物微生物菌肥的潜力，有助于多年生稻绿色轻简化的生产模...     

多年生稻云大107产量潜力分析

利用长雄野生稻地下茎无性繁殖特性培育具有多年生性的栽培稻品种已经获得成功。云大107是通过"滇瑞449//RD23/长雄野生稻"杂交选育出来的具有多年生性的优质稻品种。为明确云大107的产量潜力,进而为优化其栽培技术提供科学依据,笔者用云南主栽的优质稻品种滇屯502、滇瑞449、文稻5作对照,于2018年在云南景洪进行田间试验,调查分析了各品种生育期、干物质积累、光合特性、产量及产量潜力等性状。结果表明,云大107产量可达564.52 kg/667 m~2,较滇屯502、文稻5和滇瑞449分别增产25.94%、5.41%和2.93%,其中与滇屯502相比差异达显著;从产量构成看,云大107每穗粒数、千粒重均比对照文稻5、滇屯502和滇瑞449高,粒多粒大是其高产的原因;同时,云大107剑叶净光合速率分别比滇屯502、滇瑞449和文稻5增加4.45%、4.65%和16.83%,差异显著。因此,挖掘云大107产量潜力的主要途径是提高其每穗粒数,同时提高齐穗后剑叶光合能力,以积累较多光合产物,进而提高成熟期生物产量。     

稻瘟病广谱抗性基因Pigm特异性分子标记的开发和应用

【目的】来自籼稻品种谷梅4号的Pigm是一个对稻瘟病菌具有广谱和持久抗性的重要基因。为有效提高Pigm基因的选择效率,有必要开发具有特异性的共显性分子标记进行辅助育种。【方法】本研究根据谷梅4号Pigm位点存在的特异性核苷酸变异,利用Tetra-primer ARMS-PCR和KASP两种不同的基因分型技术开发出分子标记T-Pigm和K-Pigm,对不同品种(品系)以及淮稻9号/谷梅4号的F₂分离群体进行基因型检测,并结合穗颈瘟人工接种鉴定,对标记的准确性进行评价。【结果】序列比对分析表明,谷梅4号Pigm位点中Pigm-Nbs2基因起始密码子上游515 bp处存在一个特殊的单核苷酸变异。利用已开发的两种类型的分子标记能够有效区分3种不同的基因型,且基因型与穗颈瘟人工接种鉴定结果完全一致。【结论】利用分子标记T-Pigm和K-Pigm可以实现对Pigm基因型快速、准确的检测,加快抗稻瘟病水稻新品种的选育进程。     

分子标记辅助选择Pi9基因改良水稻不育系桃农1A稻瘟病抗性

以籼稻品系75-1-127为广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的供体亲本,先后以三系保持系桃农1B及其不育系桃农1A为受体亲本,利用Pi9基因内共显性InDel标记CoInDF₁R₂开展MAS回交育种以定向改良桃农1A稻瘟病抗性。分子标记CoInDF₁R₂在75-1-127基因组中扩增出1条大小为354 bp的条带,而在桃农1B和桃农1A基因组中扩增条带大小约为470 bp。分别以75-1-127与CO39作为抗病对照与感病对照进行室内人工接种,得到桃农1A、桃农1B及其改良不育系和保持系的抗菌谱,结果显示,75-1-127的抗性频率为86.67%,桃农1A与桃农1B的抗性频率均为6.67%,而改良不育系桃农1A-Pi9及其保持系桃农1B-Pi9的抗性频率同75-1-127,且田间病圃表现高抗苗瘟。经田间不育特性、农艺性状与产量结构调查分析,育成1个高抗稻瘟病、不育性彻底且稳定、柱头外露率高、包颈粒率低、农艺产量性状优良的新不育系桃农1A-Pi9-1及其配套保持系桃农1B-Pi9-1,实现了桃农1A稻瘟病抗...     

Clonal performance of perennial Oryza sativa/O. rufipogon selections and their combining ability with O. sativa cultivars for survival, stolon production and yield

In Southeast Asia, upland rice (Oryza sativa) is an annual crop typically grown for subsistence on hilly lands that are at risk for soil erosion. If perennial cultivars of upland rice were developed, they would provide farmers with an inexpensive tool to produce a preferred food while conserving soil. O. rufipogon, the undomesticated progenitor of O. sativa, includes perennial and stoloniferous forms. To evaluate the feasibility of developing perennial cultivars by combining genes of O. sativa and O. rufipogon, four trials were conducted in an upland field at IRRI: O. sativa/O. rufipogon F₁ clone and cutting height trial, F₂ family trial, and two O. sativa/stoloniferous-selection factorial mating design trials. Plants were established at the beginning of the rainy season, then subjected to a 6-month dry season and evaluated for survival after 1 year. Of the 2101 cultivar control plants, only three IR47686-1-4-B individuals survived and none produced stolons. The 18 F₁ clones, which were selected from previous trials with less drought stress, ranged in survival from 4.4 to 91.4%. Cutting height at harvest did not affect survival. Survival among the F₂ families ranged from 9.4 to 31.9%. Segregation for stolon presence did not differ from a 3:1 ratio for five of the six F₂ families, suggesting the effect of a single dominant gene. Average yields per plant for the F₂ families were 1/3 to 1/9 of yields for the cultivars. However, by crossing the F₁s to cultivars, yield potential was almost fully recovered. For the full-sib families of the factorial trials, survival ranged from 0.0 to 48.6%. Azucena and IR47686-1-4-B, both japonica cultivars, exhibited greater general combining ability for survival relative to the six other cultivar parents. Thus, the process of developing perennial cultivars of rice should include screening annual cultivars to identify those with the best combining ability for survival. To develop cultivars of perennial upland rice, drought avoidance and/or tolerance from annual upland cultivars must be combined with the capacity for perennial growth from wild perennial species. The frequency of stolonifereous testcross progeny was lower than expected and was affected by the O. sativa parent. Thus, additional genes likely affected stolon penetrance and expression. Analyses of covariance indicated that stolons improved the likelihood of survival for progenies of the factorial trials but the effect was small (b < 0.1), and that yield (g/plant) had a small negative effect on percent survival (b = −0.13 to −0.32). This study demonstrated that it was possible to introgress genes for perennial growth from wild O. rufipogon accessions into domesticated O. sativa. Additionally, strategies for developing perennial cultivars of upland rice were improved.     

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

【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。     

粳稻种质资源稻瘟病抗性及抗性基因分析

为提高冀东稻区水稻抗稻瘟病育种水平,对157份粳稻资源通过田间诱发感病鉴定其稻瘟病抗性,并利用12个抗病基因标记进行基因型鉴定.结果表明,157份粳稻资源中表现为抗、中抗、中感、感及高感材料分别为2、70、64、9、12个,其中,材料ZY1和ZY2表现为抗.Piz和Pid3这两个抗病基因出现频率最高,而Pigm、Pia...     

Marker-Assisted Pyramiding of Genes Conferring Resistance Against Bacterial Blight and Blast Diseases into Indian Rice Variety MTU1010

Two major bacterial blight(BB) resistance genes(Xa21 and xa13) and a major gene for blast resistance(Pi54) were introgressed into an Indian rice variety MTU1010 through marker-assisted backcross breeding. Improved Samba Mahsuri(possessing Xa21 and xa13) and NLR145(possessing Pi54) were used as donor parents. Marker-assisted backcrossing was continued till BC2 generation wherein PCR based functional markers specific for the resistance genes were used for foreground selection and a set of parental polymorphic microsatellite markers were used for background selection at each stage of backcrossing. Selected BC2F1 plants from both crosses, having the highest recoveries of MTU1010 genome(90% and 92%, respectively), were intercrossed to obtain intercross F1(ICF1) plants, which were then selfed to generate 880 ICF2 plants possessing different combinations of the BB and blast resistance genes. Among the ICF2 plants, seven triple homozygous plants(xa13xa13Xa21Xa21Pi54Pi54) with recurrent parent genome recovery ranging from 82% to 92% were identified. All the seven ICF2 plants showed high resistance against the bacterial blight disease with a lesion lengths of only 0.53–2.28 cm, 1%–5% disease leaf areas and disease scoring values of ‘1' or ‘3'. The seven ICF2 plants were selfed to generate ICF3, which were then screened for blast resistance, and all were observed to be highly resistant to the diseases. Several ICF3 lines possessing high level of resistance against BB and blast, coupled with yield, grain quality and plant type on par with MTU1010 were identified and advanced for further selection and evaluation.