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)...     

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。     

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。     

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。     

聚合稻瘟病、白叶枯病和褐飞虱抗性基因的三系恢复系改良效果的评价

结合分子标记辅助轮回选择和田间鉴定的方法, 将三黄占2号的抗稻瘟病基因Pi-GD-1(t)和Pi-GD-2(t)(分别简称G1和G2)、CBB23中的抗白叶枯病基因Xa23 (简称X)和IR65482-7-216-1-2-B(简称IR65482)的抗褐飞虱基因Bph18(t) (简称B)导入温恢845、温恢117和温恢143等3个中籼恢复系,获得了8个兼抗稻瘟病和褐飞虱聚合系,温恢845-G1-G2-B-4、温恢845-G1-G2-B-5、温恢117-G1-G2-X-B-3、温恢143-G1-G2-B-3、温恢143-G2-X-B-9、温恢143-G2-X-B-10、温恢143-G1-G2-B-11和温恢143-G1-G2-B-37。这些聚合系及其与不育系五丰A的测交种,对稻瘟病和褐飞虱的抗性水平接近或略低于稻瘟病抗性亲本三黄占2号和稻飞虱抗性亲本IR65482。部分改良恢复系如温恢117-G1-G2-X-B-3、温恢143-G2-X-B-9和温恢143-G2-X-B-10及其测交种对白叶枯病表现为抗病或中抗。改良恢复系及其测交种在正常条件下的农艺性状与原始恢复系及其测交种相仿或更优,具有生产应用价值。研究结果表明,Xa23在不同恢复系背景下抗性表达完全,而Pi-GD-1(t)、Pi-GD-2(t)和Bph18(t)对稻瘟病和褐飞虱抗性的改良效果与恢复系的遗传背景有关。     

三个中籼稻骨干恢复系对白叶枯病和褐飞虱抗性改良效果的评价

利用分子标记辅助选择和田间鉴定选择相结合的方法,将抗白叶枯病基因Xa23和抗褐飞虱基因Bph18(t)导入明恢86、蜀恢527和浙恢7954等3个骨干中籼恢复系,获得带有Xa23抗性基因纯合的改良恢复系明恢86-Xa23、蜀恢527-Xa23、浙恢7954-Xa23和携有抗褐飞虱Bph18(t)基因的蜀恢527-Bph18(t)、浙恢7954-Bph18(t),并从蜀恢527/IRBB23 F₁和浙恢7954/IR65482 F₁复交后代中选育出的带有Xa23和Bph18(t)的双基因聚合系浙蜀-Xa23-Bph18(t)。明恢86-Xa23、蜀恢527-Xa23、浙恢7954-Xa23和浙蜀-Xa23-Bph18(t)对中国和菲律宾的17个白叶枯病菌均表现高抗,蜀恢527-Bph18(t)、浙恢7954-Bph18(t)和浙蜀-Xa23-Bph18(t)对褐飞虱的抗性也达到中抗以上水平。抗性改良恢复系及其与不育系II-32A、沪旱11A的测交种在不接种白叶枯病菌条件下的产量和结实率与原来的恢复系及相应杂交种相仿,但在接种条件下带有Xa23基因的恢复系及测交种的结实率和产量明显优于原来的恢复系及相应杂交种。研究表明,抗性基因Xa23在不同恢复系背景下的抗性表达完全,对恢复系白叶枯病改良的效果明显,而抗性基因Bph18(t)对褐飞虱的改良效果与遗传背景有关。对分子标记回交和复交改良恢复系的抗病虫性进行了讨论。     

香稻育种新材料的抗性基因与表型鉴定

‘大粒香’是著名的香稻品种之一,但对稻瘟病敏感的缺点限制了其推广。本研究利用分子标记YY5-YY8、Bph14P/Bph14N、MS5、Pibdom、Pi-ta、pTA248、Sub1-1,从课题组选育的129株‘大粒香’改良系F4代中筛选同时聚合香味基因badh2,抗褐飞虱基因Bph14和Bph15,抗稻瘟病基因Pita和Pib,抗白叶枯病基因Xa21及耐涝基因Sub1的单株,并从中选择农艺性状较好的单株进行对应基因的表型鉴定,以期获得具有多种抗性的香稻育种新材料。通过PCR技术对改良系F4代的badh2、Bph14、Bph15、Pita、Pib、Xa21和Sub1基因进行分子标记检测,从129个单株中筛选出同时聚合以上7个基因的植株30株,从中选择农艺性状较好的单株17C1389-4-4W进行表型鉴定。咀嚼实验和KOH浸泡-嗅闻实验结果表明17C1389-4-4W具有香味,褐飞虱接种实验结果表明17C1389-4-4W抗褐飞虱级别为3级,稻瘟病菌株Gally接种实验结果表明17C1389-4-4W抗稻瘟病级别为1级,白叶枯菌株PXO86接种试验结果表明17C1389-4-4W抗白叶枯病级别为1级,苗期淹涝实验结果显示17C1389-4-4W耐涝性显著强于亲本。大粒香改良系17C1389-4-4W聚合了多达6个抗性基因,将在多抗香稻育种中发挥重要作用。     

分子标记辅助培育双抗稻瘟病和白叶枯病杂交稻恢复系

本研究利用常规回交育种结合分子标记辅助选择技术,将来自C750的抗白叶枯病基因Xa23和抗稻瘟病基因pi9聚合到感病杂交稻恢复系闽恢3139中.最后在回交后代中获得了4个双抗稻瘟病和白叶枯病改良系ZR21-sk1、ZR21-sk2、ZR21-sk3和ZR21-sk4,且其遗传背景恢复率达96%以上.用来自福建省具有代表性的24个稻瘟病菌株和白叶枯病广致病型菌系P6对改良株系进行人工接菌鉴定,结果表明,聚合了Xa23和pi9基因的改良系同时抗稻瘟病和白叶枯病,且抗性与抗谱与供体亲本C750相似.农艺性状分析显示,改良株系所配组合基本保持闽恢3139的农艺性状和配合力,可直接应用于生产或作抗性育种亲本.     

利用分子标记辅助选择聚合Pi9(t)和Xa23基因

利用分子标记辅助选择将广谱高抗稻瘟病的Pi9(t)基因和全生育期高抗白叶枯病的Xa23基因聚合到同一优良株系中,获得了含双基因的优良株系L10～L13.用来自不同地区的20个稻瘟病小种和中国流行的7个白叶枯病小种及安徽白叶枯病小种对聚合株系进行接菌鉴定,结果显示:聚合Pi9(t)和Xa23基因的株系L10～L13同时抗稻瘟病和白叶枯病;与稻瘟病的供体亲本75-1-127相比,抗性水平相当,均达抗级(R)水平,且抗谱相同;与白叶枯病的供体CBB23相比,对白叶枯病的抗性时期一致,均表现为全生育期抗性,而且抗性水平和抗谱相似.通过田间农艺性状的筛选,获得的双基因聚合系具有较好的农艺性状,可直接应用于生产或作为抗性亲本.     

分子标记辅助培育水稻抗白叶枯病和稻瘟病三基因聚合系

水稻的白叶枯病和稻瘟病是水稻的两大主要病害, 通过分子标记辅助选择与传统的杂交、自交相结合的方法, 将抗稻瘟病的Pi9(t)基因和抗白叶枯病的Xa21及Xa23基因聚合到同一株系中, 经多代大田或/和温室接菌鉴定、室内标记选择和田间农艺性状的筛选, 获得了4个三基因聚合且农艺性状优良的株系L17~L20。用不同国家和地区的20个稻瘟病小种、中国流行的7个白叶枯病菌系C1~C7以及安徽省流行的白叶枯病菌系进行大田或/和温室抗病性鉴定, 结果显示, 株系L17~L20对20个稻瘟病小种均表现出抗性, 抗性水平与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当, 抗谱相同; 对白叶枯病的抗性和抗谱与Xa23基因相似, 不论在苗期还是在成株期均抗白叶枯病。与Xa21、Xa23基因的供体亲本M12和CBB23相比, 成株期的抗性水平有所增强。利用多重PCR技术, 在同一PCR反应中可同时选择Pi9(t)和Xa21基因, 提高了PCR选择效率。     

Exploring genetic diversity of rice cultivars for the presence of brown planthopper (BPH) resistance genes and development of SNP marker for Bph18

Brown planthopper (BPH) is the most devastating insect pest in rice‐growing areas. Information on availability of BPH resistance alleles and their sources enhances BPH‐resistant breeding programmes. In this study, 260 highly diversified rice cultivars or breeding lines were screened for the presence of five major BPH resistance genes (Bph10, Bph13, Bph18, Bph20 and Bph21) using gene‐specific markers. The analysis revealed that 137 of the 260 cultivars possess at least one BPH resistance gene. Bph10 was predominant while Bph20 was the least distributed. Moreover, two and three different resistance gene combinations were found in the cultivars. Molecular markers play an important role in molecular breeding programmes. A tightly linked PCR‐based co‐dominant Bph18 marker was developed, which is cost effective and time effective and simpler than available Bph18 CAPS marker (7312.T4A). We strongly believe that the identified BPH‐resistant cultivars can be used as alternative resistance gene sources and also as resource for novel BPH resistance genes. The developed Bph18 marker will be highly useful in molecular breeding applications of BPH‐resistant breeding programmes.     

分子标记辅助选择Xa23基因培育杂交稻抗白叶枯病恢复系

水稻抗白叶枯病新基因Xa23抗谱广、抗性强,被定位在第11染色体上。以携带抗白叶枯病基因Xa23的抗病品系CBB23为抗源,以优良杂交稻亲本9311和1826为受体材料,采用杂交和复交,在分离群体中利用与Xa23紧密连锁的EST标记C189进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,获得160份目标基因纯合且农艺性状稳定的株系。使用鉴别菌系P6,采用人工剪叶接种法,在苗期和孕穗期对21份重点株系进行了抗性鉴定,所有株系在苗期和孕穗期都表现抗病。同时对3个不育系与其中5个株系配制的15个杂交组合进行了抗性鉴定,所有组合在苗期表现抗或中抗,在孕穗期表现抗。对其中6个杂交组合进行了品比试验,2个组合产量略低于对照两优培九,其余4个组合的产量均高于两优培九,用于测配的3个株系C6201、C6271和C6351有望作为杂交稻恢复系在生产中应用。研究表明在育种进程中利用与Xa23基因紧密连锁的分子标记C189开展抗白叶枯病分子标记辅助育种是一种有效的途径。     

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。