利用高世代回交群体定位水稻广谱抗稻瘟病QTL

稻瘟病是水稻(Oryza sativa L.)三大病害之一,对水稻产量和品质造成了严重的影响。本研究利用优良恢复系R287与广谱抗稻瘟品种细麻线的BC3F1回交群体构建的分子标记遗传连锁图谱,并通过全生育期自然诱发稻瘟病进行抗性鉴定。结果显示,全基因组分析共定位到16个抗叶瘟和13个抗穗颈瘟相关的QTLs,所有抗性QTL均来源于细麻线。其中q BR3是位于第3染色体上同时控制水稻叶瘟和穗颈瘟抗性效应的QTL,其能够提高叶瘟抗性2个数量级和降低穗颈瘟发病率40%左右。q BR3对叶瘟和穗颈瘟的抗性LOD值分别为18.63和22.77,解释的表型变异率分别为21.20%和26.10%。通过对水稻已有稻瘟病抗性位点的定位结果分析,发现q BR3可能是一个新的广谱抗性QTL位点。本研究结果为稻瘟病抗性育种提供了新的基因资源。     

稻瘟病苗瘟叶瘟和穗颈瘟的相关性分析

采用温室人工接菌法探讨水稻稻瘟病苗瘟、叶瘟和穗颈瘟的相关性,研究结果表明,稻瘟病苗瘟、叶瘟和穗颈瘟三者之间存在着一定的正相关性,相关程度因水稻品种、稻瘟病菌生理小种的不同而有所差异。此外,对水稻品种温室苗瘟抗性率与田间叶瘟抗性率、穗颈瘟抗性率之间的相关性进行研究,结果表明温室苗瘟抗性率与自然病圃叶瘟抗性率表现正相关关系(r=0.5435),温室苗瘟抗性率与自然病圃穗颈瘟抗性率表现极显著正相关关系(r=0.7583**,p<0.01),自然病圃叶瘟抗性率与穗颈瘟抗性率呈显著正相关关系(r=0.6322*,p<0.05)。因此,认为利用可控温室代替田间进行水稻品种稻瘟病抗性鉴定是可行的,而且根据苗瘟、叶瘟的抗性鉴定结果推测穗颈瘟的抗性基本上也是可行的。     

稻瘟病抗性基因在主要育种亲本中的分布研究

稻瘟病是由稻瘟病菌引起的具有广泛性和毁灭性的水稻病害。目前通过抗病亲本杂交聚合培育持久广谱的稻瘟病抗性品种是水稻稻瘟病防治最经济环保的途径,而利用分子标记辅助选择技术对水稻育种亲本抗性基因分布的研究是分子辅助聚合育种的基础。本研究以36个育种亲本为实验材料,进行苗瘟和穗颈瘟鉴定,结合特异性分子标记Pid3、Pita、Pikm、Pib、Piz,研究这些育种亲本的稻瘟病抗性基因的分布情况。同时,对恢复系材料蜀恢498的抗稻瘟病基因Pita和Pikm扩增测序并进行同源序列比对分析,初步在分子水平分析抗病基因与抗病表型的关系。     

水稻分子育种亲本材料在东北地区的稻瘟病抗性评价

对212份分子育种亲本在稻瘟病重发区自然鉴定圃进行田间抗性鉴定,发现分别有117个和39个品种对叶瘟和穗颈瘟表现抗性,19个品种对叶瘟和穗颈瘟均表现中抗以上抗性,叶瘟与穗颈瘟发病严重度存在显著相关性.进一步利用辽宁和黑龙江的混合菌株在水稻苗期,对田间苗期和成株期均表现抗病的19个品种进行人工接种鉴定,分别筛选出对辽宁东...     

子预44中抗稻瘟病基因Pi-zy3(t)的定位

稻瘟病是影响水稻高产、稳产、优质的重要病害。广谱持久抗瘟品种的培育和利用是防治稻瘟病最经济有效的措施之一,但广谱持久抗性分子机制还不清楚。子预44是一具有广谱持久稻瘟病抗性的云南地方粳稻品种,对其抗瘟基因的鉴定将有助于揭示其抗瘟分子机制。本研究通过利用子预44和感病水稻江南香糯杂交构建F2遗传群体,稻瘟病菌株LP33苗期喷雾接种亲本预44、江南香糯及F2代单株,对其抗性进行评价和主效抗瘟基因定位。研究结果显示:子预44表现高抗,江南香糯高感;F2群体稻瘟病抗感分离符合3:1的分离比,即子预44对LP33的抗性为单显性基因控制的抗性遗传,并将该基因暂定名为Pi-zy3(t)。进一步利用SSR分子标记将Pi-zy3(t)定位在水稻第六号染色体RM276到RM3827之间,为进一步的基因克隆和抗病机分子制研究奠定了基础,同时也为利用子预44进行抗病分子育种提供了辅助选择的分子标记。     

利用分子标记辅助选择改良培矮64S的稻瘟病抗性

培矮64S是广泛应用于我国两系杂交水稻的光温敏核不育系,但稻瘟病抗性较差,高感叶瘟和穗颈瘟。本研究通过分子标记辅助选择的方法将稻瘟病抗性基因Pi-1、Pi-2从供体BL6中回交聚合到培矮64S中,并筛选得到的10株改良株系。改良株系对稻瘟病叶瘟和穗颈瘟的抗性明显增强。其中1752S-1,1752S-2,1783S和1789S花粉育性整体表现良好,在长日低温条件下的花粉不育率均达到99.5%以上,且与对照培矮64S在0.05水平没有显著差异。另外,1752S在各农艺性状的综合考察上呈现出明显优势,尤其是产量相关性状优势明显。     

广谱抗稻瘟病基因d12的遗传分析及分子标记辅助选择应用

本研究利用一个广谱抗稻瘟病基因d12（来源于武育粳2号）,通过分子标记辅助选择改良珍汕97B抗稻瘟病性。首先利用以珍汕97B为背景构建一个包含236个单株的d12近等基因系BC2F2群体,通过遗传分析,将抗稻瘟病基因d12定位于水稻第12染色体的遗传距离为2.7cM的2个SSR标记RM27792-RM28089之间。QTL分析结果表明,在分蘖期Ⅰ（TL58,播种后第58天考察的叶瘟）和分蘖期Ⅱ（TL75,播种后第75天考察的叶瘟）检测到的d12的LOD值和VAR值（遗传方差/表型方差）分别为：31.7、47.1%以及24.1、37.9%,d12的加性效应和显性效应分别为1.2608、-1.0475以及0.7326、-0.7689;当水稻进入抽穗期（HL98,播种后第98天考察的叶瘟）时,检测不到d12。由此可见,d12对稻瘟病抗性随着水稻的分蘖进程可能由强到弱,当进入生殖生长时期对稻瘟病的抗性没有了贡献。这可以表明d12对稻瘟病的抗性受到发育时期的影响。以上结果可能对稻瘟病持久抗性的育种和受发育影响的抗病性的理解有非常重要的意义。     

寒地早粳品种稻瘟病抗性与品质关系的研究

采用寒地早粳近5年参加黑龙江省区域试验和生产试验的131个品种,对稻瘟病抗性与品质诸性状的相关关系进行了研究,结果表明,寒地早粳水稻品种穗颈瘟抗性与水稻品种长宽比的相关系数为－0.1967,达到显著负相关;叶瘟、穗颈瘟抗性与水稻品种垩白大小呈显著正相关,平均相关系数分别为0.2026和0.1995;叶瘟、穗颈瘟抗性与垩白米率呈极显著正相关,平均相关系数分别为0.2276和0.2240;叶瘟、穗颈瘟抗性与垩白度除人工鉴定穗颈瘟外均呈显著正相关,叶瘟平均相关系数为0.1789,穗颈瘟平均相关系数为0.1630。叶瘟抗性与水稻品种蛋白质含量的相关系数平均为0.2159,达到显著负相关;稻瘟病抗性与水稻品种蒸煮品质、食味品质相关性因试验方法而不同,胶稠度、直链淀粉含量、食味在人工鉴定条件下存在着显著负相关性。因此,在寒地稻区选育优质、高抗稻瘟病的水稻新品种是完全可能的。     

水稻两用核不育系龙S抗稻瘟病主效基因的定位

龙S是一个广谱抗稻瘟病的水稻两用核不育系,利用分子标记技术精细定位其主效抗性基因,对于培育抗稻瘟病水稻新品种具有重要意义。采用来自国内外的41个稻瘟病菌系通过接种鉴定方式对龙S进行了稻瘟病抗谱分析,结果显示龙S的抗性频率为100%,对其中39个菌系表现高水平抗性,与Pi9的携带品种75-1-127抗性频率和抗病级别基本相当。群体遗传分析表明龙S的抗性基因表现为显性遗传方式,对于不同菌系龙S表现出不同的抗病遗传模式,其中龙S对稻瘟菌系318-2的抗性由单基因控制。通过抗病亲本龙S与感病亲本日本晴构建F₂分离群体,采用BSA (bulk segregant analysis)及RCA (recessive class analysis)分析方法,将龙S的主效抗病基因精细定位于第9染色体上的SSR标记M1-M2所在的1.31 cM区间,与已克隆的广谱抗稻瘟病基因Pi5位于相邻的染色体区域。抗谱分析表明,龙S与Pi5、Pii单基因系的抗性频率差异明显,抗谱较后二者更广。龙S主效抗性基因的精细定位,为进一步揭示其与Pi5、Pii的等位关系以及通过分子标记辅助选择培育抗病水稻新品种奠定了基础。     

耐高温抗稻瘟病水稻新材料14-4606与14-4625的创制

稻瘟病是威胁四川乃至全国水稻生产最重要的病害之一,高温热害是影响中国水稻产量及其稳定性最重要的气象因素,因此,选育耐高温、抗稻瘟病水稻新材料对水稻持续稳产具有重要的意义。本研究采用辐射诱变技术、分子标记辅助选择和回交相结合的方法创制含2个抗稻瘟病基因Pi-d(t)1、Pi-d2的水稻抗稻瘟病新材料(14-4606,14-4625),这2个抗病新材料经过自然病圃鉴定,叶瘟1~3级,穗颈瘟3级,而亲本辐恢838叶瘟和穗颈瘟均为9级;在恢复力、耐高温能力上与亲本辐恢838相当。这两个抗病新材料的创制成功,为进一步改良抗稻瘟病恢复系和选育抗稻瘟病、耐高温的优良杂交稻组合奠定了坚实的基础。     

水稻重测序核心种质资源的稻瘟病抗性鉴定与评价

稻瘟病一直是制约水稻产量的重要因素之一,稻瘟病抗源筛选是抗性基因挖掘和抗病育种的基础。本试验利用3000份(简称3K)重测序中的1217份核心种质资源,通过湖北恩施两河和芭蕉2个病圃自然诱发鉴定抗性,结合不发病条件下农艺性状考察和抗病资源的苗期人工接种抗谱测定,综合评价和筛选优异的稻瘟病抗源。自然诱发鉴定结果显示材料间的稻瘟病抗感差异显著,从中共获得144份抗苗瘟、叶瘟和穗瘟的抗病种质。选用稻瘟病综合抗性较好的34份材料以30个不同来源的稻瘟病菌株苗期接种,鉴定显示有17份材料的抗性频率≥70%,抗谱较广。农艺性状考察结果显示,大部分抗病材料植株偏高,单株产量低,农艺性状差。结合病圃鉴定、人工接种鉴定和农艺性状考察,鉴定出7份稻瘟病抗性强、抗谱广且农艺性状较好的优异抗源材料IRGA 411-1-6-1F-A、YJ30、金早47、泉珍10号、YN 1353-3、云粳23和IRAT1047,可作为抗源亲本用于稻瘟病抗性基因挖掘和品种抗稻瘟性改良。     

一个粳稻来源抗稻瘟病基因的鉴定、遗传分析和基因定位

7001S是一个广谱抗稻瘟病的粳稻两用核不育系,对来自全国不同稻区的22株稻瘟病菌系均表现为高度抗性。通过构建7001S/80-4B F2群体的遗传分析和初步定位表明,F2分离单株对稻瘟病菌的抗性呈明显的抗、感双峰分布,抗感分离符合3﹕1的理论比例,说明粳稻7001S对稻瘟病菌的抗性由1对显性核基因或一个显性QTL位点控制,并将该基因初步定位于第11染色体长臂末端。进一步通过扩大遗传群体和分子标记开发,利用基于BSA的隐性群体分析技术,将目的基因精细定位于P21-2415和RM27322之间约310 kb的范围内,并获得了可用于分子标记辅助选择的紧密连锁和共分离分子标记,同时对目标基因所在区域进行基因预测,初步确定了候选基因。为进一步开展该抗稻瘟病基因的克隆、功能验证和抗病机理研究,以及通过分子标记辅助选择技术培育抗稻瘟病水稻新品种等工作奠定了基础。     

水稻沈农606抗稻瘟病基因遗传分析及SRAP标记筛选

选用抗稻瘟病水稻品种沈农606为抗病亲本,以普感品种丽江新团黑谷为感病亲本配制杂交组合.对两亲本及其F2代单株进行苗期抗病鉴定,结果表明抗病亲本的抗性由核基因控制,受一对显性基因控制.根据F2代单株的抗病鉴定结果,采用BSA法,从110对SRAP引物中筛选出了4对在抗、感池间表现出多态性的引物,表明这些引物可能与沈农606的抗病基因连锁.利用这些标记对F2代112个感病单株进行扩增,根据扩增结果,采用Mapmaker 3.0软件计算遗传距离,结果显示,标记m5e1-500与抗病基因间的遗传距离最近,为2.8 cM.     

水稻抗稻瘟病基因Pi47的精细定位和候选基因分析

不断挖掘和克隆抗稻瘟病新基因, 是解析水稻抗病分子遗传机制和培育抗稻瘟病新品种的重要基础。Pi47是笔者从广谱、持久抗稻瘟病湖南地方品种湘资3150中鉴定的稻瘟病抗性基因, 前期研究将其初步定位于第11染色体标记RM224和RM5926间。本研究利用3个Pi47单基因系与感病亲本CO39杂交F₂群体1687个感病单株对Pi47精细定位, 利用6个STS标记对3个单基因系进行背景分析, 采用生物信息学方法进行了候选基因分析。结果表明, Pi47被精细定位于CAPS标记S32与K33间0.24 cM区域的171.2 kb物理区间内, 背景分析将Pi47进一步缩小至SC12和K33间67.8 kb的区间内; 该区间含有8个结构基因, 其中2个编码NBS-LRR抗病类似蛋白, 为Pi47的候选功能基因。稻瘟菌抗谱比较分析发现, Pi47单基因系与其定位区间内4个Pik位点的等位基因Pik、Pikm、Pikh和Pikp的近等基因系抗谱不同。这些结果为进一步克隆Pi47和利用其进行分子标记辅助选择培育抗稻瘟病水稻新品种奠定了基础。     

三黄占2号稻瘟病抗性与稻米直链淀粉含量的关系研究

以高抗稻瘟病、直链淀粉含量（AC）较高的三黄占2号和高感稻瘟病、AC较低的丽江新团黑谷衍生的重组自交系群体为研究材料，从性状的相关性和控制两性状的基因在染色体上的位置关系剖析稻瘟病抗性和稻米AC的内在关系。结果表明，两性状间没有显著的相关性。3个与AC相关的QTL分别被定位在第5、6和7染色体上，其加性效应均来自丽江新团黑谷，起降低AC的作用。比较这些QTL与先前对同一群体鉴定的稻瘟病抗性基因（主效基因和QTL）在染色体上的位置，表明控制这两性状的基因上没有紧密连锁关系, 亦没有显著的基因间互作。据此认为，通过亲本的合理选择和分子标记辅助选择可以把三黄占2号稻瘟病持久抗性与理想AC整合到同一品系中，育成优质、抗病的优良品种。     

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。     

基因聚合对水稻稻瘟病的抗性影响

水稻稻瘟病是世界上广泛发生的水稻真菌性病害之一。本研究利用100个稻瘟病菌株对以C039为背景且带有单个基因和多个基因聚合的近等基因系进行接种分析，结果表明，Pil和Pi2属两个广谱高抗稻瘟病基因，两基因可在我国南方稻区加以合理利用。基因聚合后抗谱增宽、抗性加强，说明基因聚合是培育稻瘟病持久抗性品种的有效方法。     

水稻稻瘟病抗性基因Bsr-d1功能标记的开发和利用

稻瘟病是危害水稻最严重的病害之一, 选育抗病品种是防治该病害最有效的方法。Bsr-d1是对稻瘟病菌具有广谱抗性的一个重要基因。为提高Bsr-d1基因在育种中的选择效率, 根据Bsr-d1与其感病等位基因bsr-d1在功能区域存在的单核苷酸差异, 设计和筛选出Bsr-d1基因不同类型的基因功能标记CAPs5-1和3Bsr-d1/3bsr-d1, 结合测序分析验证, 可准确鉴定出Bsr-d1的不同基因型。利用3Bsr-d1/3bsr-d1对34份籼稻品种、江苏历年来主要推广的110份粳稻品种、其他省份的13份粳稻品种、148份太湖流域地方粳稻资源和19份太湖流域地方籼稻资源进行了Bsr-d1基因型检测, 筛选到携带Bsr-d1基因的籼型资源11份, 271份粳型资源中均不携带Bsr-d1基因, 这也说明Bsr-d1主要分布在籼型水稻资源中, 在粳型资源中几乎不存在。本研究为Bsr-d1基因的育种利用和分子标记辅助选择奠定了基础。     

分子标记辅助选育聚合抗稻瘟病基因Pi5及Pita的水稻新品系

稻瘟病是对水稻生产具有严重威胁的真菌病害,选育并推广聚合多个抗稻瘟病基因的抗病品种是防控该病最为经济有效的途径。本研究以携带不同抗稻瘟病基因的‘吉粳105’(Pita)和‘T639’(Pi5)为亲本杂交衍生的后代群体为试材,利用分子标记辅助育种技术,筛选到3个聚合抗稻瘟病基因Pita和Pi5的后代。并以其中一个株系‘吉2011TK50’为试验材料,利用人工接种鉴定、显微观察及定量PCR等技术研究‘吉2011TK50’的抗病表型及抗性分子机制。结果表明,抗稻瘟病基因的聚合能够增强该品系对稻瘟病的抗性。显微观察和抗稻瘟病基因表达分析发现,基因聚合株系在接种稻瘟病菌后24 h PR基因表达量显著升高,被稻瘟病菌侵染的细胞开始出现过敏性死亡等抗病反应,抑制了稻瘟病菌的进一步侵染。研究结果证实聚合Pita和Pi5可提高水稻品种对抗稻瘟病的抗性,这可为抗病基因聚合育种提供参考。     

水稻抗稻瘟病基因Pi-ta的分子标记辅助选择

利用已建立的水稻抗稻瘟病基因Pi-ta显性分子标记对30个品系和157个来自不同国家的一些水稻品种进行分子鉴定,并采用稻瘟病菌菌株ZN57（IC-17）和ZN61（IB-49）人工接种试验进行致病性测试。结果表明,大部分品系和少数水稻品种含抗病基因Pi-ta,且对稻瘟病菌菌株ZN57和ZN61表现抗病反应。除此之外,利用两对显性分子标记YL1