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。     

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。     

分子标记辅助选择Xa23基因改良杂交稻亲本的白叶枯病抗性

白叶枯病是世界上影响水稻产量最严重的病害之一,本研究利用携有目前已知的、抗谱最广和抗性最强的显性基因Xa23的水稻材料CBB23作为基因供体,以感白叶枯病的杂交水稻的3个骨干亲本培矮64S、明恢86和C418作为受体,采用杂交和复交,在分离群体中利用与Xa23紧密连锁的SSR标记RM206进行分子标记辅助选择。通过分子标记检测、田间抗性鉴定和农艺性状选择,BC3F3株系中获得Xa23基因纯合且农艺性状稳定的培矮64S、明恢86和C418。获得的恢复系或不育系及配制的杂交组合在田间对我国7个以及菲律宾P1和P6白叶枯病生理小种都具有抗性。     

光敏、温敏核不育水稻核不育基因等位性及基因对数的研究

以光敏核不育系农垦58S及其衍生的光敏核不育系7001S、温敏核不育系W6154S、增矮64S，以及温敏核不育系安农S－1及其衍生的温敏核不育系810S、安湘S、香125S为材料进行相互杂交，在长日高温条件下观察F1的育性，根据其可育性和不育性确定核不育基因的等位性。结果表明：7001S、W6154S、培矮64S与核不育基因供体农垦58S之间有等位点的核不育基因；但温敏核不育系W6154S与培矮64S之间，不具等位点的温敏核不育基因。该结果说明光敏核不育系农垦58S至少存在一对光敏核不育基因和两对温敏核不育基因，而且各对温敏核不育基因可独立遗传，在夏季高温条件下其不育性得到充分表达。安农S－1与其衍生的不育系之间以及衍生的不育系与不育系之间都具有等位点的温敏核不育基因。农垦58S及衍生的核不育系与安农S－1及衍生的核不育系之间没有等位点的核不育基因。     

不育临界温度值不同的增矮64S近等基因系选育

采用人工控制的系列温度条件，对光温敏核不育水稻培矮64S－5株系的高世代自交（近交）群体进行单株雄性育性鉴定与系统选择，再经10代自交纯化，获得一套不育临界温度分别为23℃、24℃、26℃和28℃的培矮64S近等基因系。这套材料对研究水稻两用核不育系不育临界温度高低的遗传规律和花粉的育性温度控制机理有重要意义，其中不育临界温度为23℃的培矮64S具有较好的不育稳定性和遗传纯合性，可直接应用于两系杂交水稻生产。     

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。     

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。     

隐性长穗颈温敏核不育水稻穗颈节间的细胞学观察

以培矮64S为对照,对隐性长穗颈温敏核不育水稻长选3S穗颈节间的细胞进行比较分析,结果表明,隐性长穗颈不育水稻长选3S穗颈节间比对照培矮64S长14.6 cm,其纵列外层薄壁细胞和内层薄壁细胞数分别比培矮64S多1 248个和580个;外层薄细胞和内层薄壁细胞平均长度分别比培矮64S长23.3 µm和38.3 µm,尤其是中部区段     

水稻光温敏核不育基因tms5与pms3的互作效应

tms5与pms3是水稻的光温敏核不育基因,其功能位点已经明确,然而它们在两系不育系中的效应尚不清楚。本研究针对tms5与pms3基因功能位点,分别设计了功能标记AS-TMS5和CAPS-PMS3。经鉴定发现,这2个功能标记能准确区分不育、可育性状对应的隐性纯合、杂合和显性纯合3种基因型。利用AS-TMS5和CAPS-PMS3对培矮64S/9311、广占63S/湘恢47和粤光S/宁恢108的F_2群体单株的基因型及育性的关系分析发现,tms5基因是广占63S和粤光S控制光温敏不育性状的主效基因,而pms3基因在培矮64S和粤光S中并不能独立起作用,还需要与其他基因共同调控。进一步分析粤光S/宁恢108的F_(2:3)群体基因型与育性的关系,发现在粤光S/宁恢108背景下,携带pms3基因的株系几乎都表现可育,而携带tms5基因的株系在较高气温条件下表现不育,但育性转换温度可能较高;而携带tms5与pms3基因的株系育性转换温度比仅携带tms5基因的株系低,这为聚合2个基因选育不育性状稳定的光温敏不育系提供了思路和方法。     

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。     

转EPSPS基因抗除草剂水稻恢复系的培育及育种评价

为了培育既抗除草剂、综合性状又优良的杂交水稻组合,将3份抗除草剂衍生恢复系（华84EP-1、2、3）与5份不育系（红香2A、Y58S、广占63-4S、华1015S、天源6S）配组,对亲本、杂交组合的除草剂抗性和10个主要农艺性状（单株产量、结实率、千粒重、生育期、株高、有效穗数、着力密度、穗总粒数、穗实粒数、穗长）的配合力效应进行了分析。结果表明,所选育的恢复系的除草剂抗性接近完全(>96%),利用苗期喷施农达可有效地提高杂交品种纯度;恢复系、不育系的一般配合力分别在5个性状（结实率、生育期等）、7个性状（结实率、千粒重等）上达到了显著差异;杂交组合的特殊配合力仅在生育期上达到了显著差异。杂交组合中比对照增产最高的分别是天源6S/华84EP-1、红香2A/华84EP-3和华1015S/华84EP-1。因此,利用抗除草剂恢复系配制水稻杂交组合不仅可以提高品种纯度,也可以培育出强优势组合。     

黑龙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的分子检测与分析

了解品种本身的抗性基因型对于水稻品种合理布局具有重要意义。为了明确稻瘟病抗性基因Pi-ta、Pi-b、Pik-m、Pi9、Pii、Pi-d3在黑龙江省水稻品种中的分布情况,选取34份主栽品种,利用这6个抗瘟基因的功能标记,对供试材料进行分子标记检测。结果表明,Pi9的分布频率最高,其次是Pi-ta和Pik-m,Pi-b和Pii抗性基因分布频率较低,Pi-d3的分布频率最低;供试的34份水稻材料中,被检测出最多含有5个抗性基因,而最少只含有1个抗性基因,含有2个抗性基因的品种所占比例最大,龙粳40和龙粳42不含有待检测基因。     

Marker‐assisted breeding of Pi‐1 and Piz‐5 genes imparting resistance to rice blast in PRR78, restorer line of Pusa RH‐10 Basmati rice hybrid

Rice blast, caused by fungus Magnaporthe grisea, is a serious disease causing considerable economic damage worldwide. Best way to overcome disease is to breed for disease‐resistant cultivars/parental lines of hybrids. Pusa RH10, first aromatic, fine‐grain rice hybrid released and cultivated extensively in India. Hybrid and its parental lines, Pusa 6A and PRR78, are highly susceptible to blast. CO39 pyramid carrying two dominant, broad‐spectrum blast‐resistance genes, viz. Pi‐1 and Piz‐5, used as a donor parent to introgress these genes into PRR78 using marker‐assisted backcrossing (MABC). Microsatellite markers RM5926 and AP5659‐5 tightly linked to Pi‐1 and Piz‐5 genes, respectively, were used for foreground selection to derive introgression lines. Further, these lines were evaluated for agronomic performance, disease reaction and cooking quality traits along with PRR78. Most of the improved lines were on par with PRR78 for all traits evaluated except gelatinization temperature. Recurrent parent genome percentage (RPG) study also revealed similarity of these lines with PRR78. Hybrids derived using improved PRR78 lines were superior over Pusa RH10 in terms of yield.     

全生育期耐盐恢复系在正常灌溉条件下性状表现及耐盐杂交稻的选育

利用前期以明恢86为轮回亲本与全球水稻分子育种计划的4个供体亲本(Gayabyeo、沈农265、早籼14和Y134)杂交构建的高代回交导入群体,在浙江省三门县沿海滩涂采用0.5%盐浓度的海水全生育期灌溉,筛选出150个耐盐恢复系群体,考察了耐盐恢复系在正常灌溉条件下的性状分离及与两个三系不育系测交种的优势表现。结果表明,耐盐恢复系在正常灌溉条件下的产量及其相关性状出现明显的分离,性状分离的类型及特点因选择群体和性状本身不同而异,从中选育出30个单株产量和耐盐性显著好于轮回亲本明恢86的株系,这些株系大多表现穗长缩短,株高和千粒重下降,但单株有效穗和结实率显著增加,导致产量的显著提高。4个组合的耐盐恢复系群体与两个三系不育系(II-32A和川345A)测交种的性状分离明显,与明恢86和两个三系不育系的测交种相比,多数测交种表现穗长缩短,株高降低,单株有效穗数相仿,但与II-32A测交的杂种千粒重显著增加,杂种表现趋势与耐盐恢复系本身不完全相同。分别鉴定出22个和23个耐盐恢复系,其与两个不育系测交的杂种产量显著高于明恢86与相应不育系的测交种,表现出较强的杂种优势,其中比生产对照种汕优10号显著或极显著增产的测交组合分别有7个(II-32A为母本)和4个(川345A为母本)。研究表明,利用优良恢复系的回交导入后代在大田盐胁迫条件下筛选耐盐单株,结合耐盐后代在正常灌溉条件下产量及相关性状的鉴定筛选,可以有效地改良恢复系的耐盐性,并选育出耐盐性提高的强优势组合。     

广谱稻瘟病抗性基因Pigm和Pi2的抗谱差异及与Pi1的互作效应

Pigm是Pi2基因簇的等位或紧密连锁基因。本研究构建了4个不同遗传背景下Pigm和Pi2的系列近等基因系,204个菌株苗期接种结果显示其抗性频率均超过70%,但Pigm和Pi2的抗谱重叠度仅为54.4%~65.7%,聚合Pi1/Pigm和Pi1/Pi2杂种的抗性频率均超过90%。穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定表现与苗期接种一致的发病趋势。农艺性状调查结果显示获得的近等基因系与其轮回亲本基本相似,存在较少的累赘连锁。表明Pigm是一个与Pi2抗谱差异明显的广谱抗性基因,对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。     

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。     

K型细胞质对普通小麦主要性状的影响

选用3个K型不育系及其保持系与5个恢复系组配杂交组合，研究K型细胞质对16个小麦主要性状的影响。结果表明：K型细胞质对普通小麦大多数性状有一定影响，但不同性状产生的效应不同，对农艺性状是不利影响，而对品质性状则是有利影响。主要表现在：株高变矮，分蘖成穗以及主茎小穗数和主茎穗粒数减少，千粒重和主茎穗粒重降低，导致产量的下降，子粒蛋白质含量和湿面筋含量则增加。但是，不同的不育系和恢复系所配的组合表现出的效应有很大差异．可以找到细胞质效应较小的不育系和恢复系材料。     

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。