107份粳稻抗稻瘟病基因和恢复基因的分子检测与分析

为明确辽宁和天津两地栽培水稻中抗稻瘟病基因和恢复基因分布情况和利用价值,本研究对107份粳稻材料,利用特异性分子标记技术对Pia、Pi54、Pikh、Ptr、Pi2、Pib、Pita、Pi5、Pi9、Pikm抗稻瘟病基因的检测和分析及恢复基因标记Rf1a的检测。结果表明,Pikh和Pi54在供试粳稻的分布频率最广,分别达到了82%和79%;其次是Pi2、Pia、Pib和Ptr的分布频率分别为59%、57%、50%、36%;广谱抗性较强的Pita、Pikm、Pi5和Pi9的分布频率相对较少,分别为38%、32%、13%和5%;携带恢复基因Rf1a的粳稻占17%。同时,发现抗稻瘟病基因和恢复基因的携带情况可能与水稻遗传亲本和种植环境有关,且携带稻瘟病抗性基因的数量和抗病能力并不成正比。本研究为天津和辽宁地区的抗稻瘟病聚合育种和稻瘟病基因的合理利用提供借鉴和帮助。     

浙江省12个常规晚粳稻品种抗稻瘟病基因的分子检测

为进一步明确浙江省常规晚粳稻品种中稻瘟病抗性基因的分布情况,本研究利用Pi2、Pi9、Pi5、Pi40、Pib、Pita、Pi25、Pi41、Pikm和Pigm 10个抗瘟基因的功能标记,对12个常规晚粳稻主栽品种进行分子标记检测。结果表明,Pib、Pi25、Pi40和Pi41等4个抗性基因在这些供试品种中的分布频率高达100%;Pi2和Pikm的分布频率均为58.33%,Pita、Pi5、Pi9和Pigm的分布频率分别为50.00%、33.33%、25.00%和0;12个供试水稻品种中,‘浙粳29’、‘浙粳86’、‘浙粳99’和‘秀水134’含抗性基因多达7个,而‘浙粳88’含抗性基因仅有5个。在遗传相似系数为0.877处,‘浙粳99’、‘浙粳86’、‘嘉58’和‘秀水134’可以聚为一类,说明‘浙粳99’和‘浙粳86’对稻瘟病有较强抗性。本研究初步确定了12个浙江省常规晚粳稻品种的抗性基因分布情况,研究结果可为进一步聚合更多的稻瘟病抗性基因、培育广谱抗稻瘟病新品种(系)新品种提供了科学基础。     

6个抗稻瘟病基因在河南省主要稻种资源中的分布情况

明确河南省主要稻种资源中抗稻瘟病基因型及分布情况,为通过分子标记辅助选择培育抗稻瘟病品种提供参考。本研究采用6个基于稻瘟病抗感等位基因序列差异设计的特异性分子标记,对139份河南稻种资源携带的抗稻瘟病基因进行分子检测,显示河南省审定品种和外引品种中的抗稻瘟病基因较少,大部分材料仅含1~2个抗瘟基因;河南省审定品种中的主要抗瘟基因为Pi9和Pi-kh,外引品种中的主要抗瘟基因为Pib和Pi5。2016年国家品种区域试验(沿黄粳稻组)及高代品系材料中的抗瘟基因较多,分别有12和23个材料携带3个以上抗瘟基因;这两类材料的主要抗瘟基因有Pib、Pi-kh、Pi9和Pi1。总体来说,Pi9、Pib、Pi-kh及Pi5在河南主要稻种资源中的分布较广泛且大部分为纯合基因型,Pi1次之,Pi2分布最少且多数为杂合基因型。我们的研究可为河南水稻抗稻瘟病的分子标记辅助选择育种提供理论参考和指导。     

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。     

河南粳稻抗稻瘟病基因Pi9、Pita和Piz-t的分子检测

为明确Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病主效基因在河南水稻新品系的分布状况。本研究对2015年河南省沿黄粳稻品种筛选试验的21份水稻新品系进行Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病基因的分子鉴定。结果表明,21个检测品系中有9个含有Pi9抗性等位基因,5个含有Pita抗性等位基因,11个含有Piz-t抗性等位基因;只有一个品系汴粳3号携带3个基因的抗性等位基因,菡科18、新丰1768、豫农粳13号、圣稻070、信粳1787、郑稻23和光灿8号7个材料携带两个基因的抗性等位基因。Pi9和Piz-t基因在河南水稻稻瘟病育种中利用较为广泛,Pita利用较少,今后河南水稻育种应加强广谱稻瘟病抗性基因的聚合育种和综合利用。     

隆两优与晶两优系列杂交稻的稻瘟病抗性基因分析

隆科638S与晶4155S是袁隆平农业高科技股份有限公司于2014年培育出的抗病优质高配合力中籼型两用核不育系。本研究对2015—2019年通过国家审定的隆两优和晶两优系列杂交稻品种区试稻瘟病抗性评价数据进行分析,并利用基于KASP技术开发的针对16个稻瘟病抗性基因的标记组合,对隆两优和晶两优系列杂交稻品种进行基因型检测,以期为隆两优和晶两优系列杂交稻品种的布局和进一步改良提供理论依据。结果表明,隆两优和晶两优系列杂交稻品种,中抗至高抗稻瘟病的比例达43.92%,综合抗性指数和穗瘟最高损失率均值分别为3.3和4.7;品种携带3～7个抗性基因,平均携带5.1个抗性基因;Pia、Pita、Pi2、Pi5和Piz基因在品种中的检出频率较高,达到50%以上,其中Pia的检出频率达到100%,而Pi9、Pi35、Pi36和Pb1基因未被检出;随着抗性基因数量的增加,品种的综合抗性指数与穗瘟最高损失率均值都呈现整体下降趋势。据此提出,将Pi9基因导入至隆科638S与晶4155S中,可进一步提升其组合的稻瘟病抗性。     

5个稻瘟病抗性基因在云南水稻育种中的利用分析

为明确Pi9等5个抗稻瘟病主效基因在云南省抗稻瘟病育种中的利用状况,明确种质资源携带的抗性基因,本研究用4个分子标记对云南省80年代以来育成的60个推广品种和23份优异地方稻种的Pik-h、Pi2、Pi9、Pi5抗稻瘟病基因进行了分子检测,并对抗稻瘟病基因Pita第二编码区功能位点碱基进行了测序分析。结果表明:Pik-h、Pi5、Pita在地方品种中出现频率比较高,分别为65.22%、52.17%和43.48%,而Pi9和Pi2极少或未出现;现代育成推广品种中Pik-h、Pi5、Pi9、Pita频率分别为70%,38.33%,33.33%和11.67%,仅1个品种携带Pi2基因;一个品种一般携带5个基因中的0~3个;根据基因组合,可将83个品种归为14种基因型,现代育成品种具有14种,其中Pik-h、(Pik-h)-Pi5、(Pik-h)-Pi9等组合是优势类型;地方品种具有14种基因组合中的9种,2000年后审定品种中不携带或只携带1个基因的品种比例有所增加,且集中在Pik-h,比例高达此类品种的57.89%,抗性基因单一化严重,易造成成批品种抗性丧失。     

不育系“冈香1A”抗稻瘟病基因的分子检测

冈香1A是一个优质香型的抗稻瘟病不育系,目前已成功应用冈香1A组配出抗稻瘟病品种冈香707。为了研究冈香1A中存在的稻瘟病抗性基因,本研究利用7个抗稻瘟病基因Pib,Pi-d2,Pi-d3,Pik-m,Pi-ta,Pi5,Piz的特异分子标记引物对冈香1A的15个单株进行PCR鉴定。结果表明,冈香1A的15个单株中均含有抗稻瘟病基因Pi-d2,Pi-d3,Pik-m,Piz。研究结果初步鉴定出不育系冈香1A中存在的稻瘟病抗性基因,这为冈香1A在稻瘟病抗病育种中的应用奠定了遗传基础。     

利用与抗稻瘟病基因Pi1连锁的MRG4766标记鉴定173份云南地方稻种

稻瘟病是世界上危害最严重的水稻病害之一,鉴定与发掘抗稻瘟病种质资源是抗稻瘟病育种的重要基础工作。本研究利用与抗稻瘟病基因Pi1连锁的SSR引物MRG4766对173份云南地方稻种抗性基因Pi1进行了检测,并选择其中30个材料进行了人工接种验证。结果表明,人工接种验证与分子鉴定结果完全相符,说明SSR引物MRG4766用于鉴定抗稻瘟病基因Pi1是可行的。分子标记检测表明,供试的173份材料中有64份含有抗稻瘟病基因Pi1,占36.99%;其中102份籼稻中有33份含有该基因,占32.35%,而71份粳稻中有31份含有该基因,占43.66%,粳稻含有抗稻瘟病基因Pi1的比例比籼稻要高。检测到含有Pi1基因的种质材料分布在云南省11个州市29个县(市),分布范围较为广泛。南部边缘水陆稻区分布频率为41.03%,滇南单双季籼稻区分布频率为32.69%,滇中一季粳稻籼稻区分布频率为35.29%、滇东北高原粳稻区为35.29%、滇西北高原粳稻区33.33%。     

江苏省粳稻主栽品种对稻瘟病的抗性鉴定及评价

广泛收集鉴定江苏省主栽粳稻品种73份,于2020年将分3个播期的诱发感病品种间隔移栽到鉴定品种之间,水稻破口初期定时保湿,中后期采取增施氮肥和灌深水等农艺措施人工诱发稻瘟病发生,分蘖盛期和成熟期分别调查记载叶瘟和穗颈瘟发病情况,计算其穗损失率和综合抗性指数。鉴定结果表明,粳稻品种间对稻瘟病的抗性有显著差异,不同类型的粳稻品种对稻瘟病的抗性差异也较大,早熟晚粳穗颈瘟抗性最好,抗病品种占该类型品种的89.3%,迟熟中粳次之,中熟中粳抗性较差,最终筛选出59份中抗以上水平的品种;通过两个调查时期严重度、综合指数、穗损失率相关分析表明,叶瘟和穗颈瘟呈极显著正相关,相关系数0.58。     

稻瘟病抗病基因Pita和Pib在中国水稻地方品种中的分布

主效抗稻瘟病基因Pita和Pib在我国很多稻区表现高水平的稻瘟病抗性,被广泛应用于我国的水稻育种和生产.但这2个基因在国内品种资源中的分布及利用情况缺乏详细的资料,致使育种利用上存在着盲目性.本研究利用Pita和Pib基因的功能标记,检测和分析了我国115份水稻地方品种的Pita和Pib基因型.结果表明,Pita在我国...     

聚合gs3、Pita及Pib基因创制长粒高抗稻瘟病核心粳稻种质

优质粳米的市场需求逐年增大,其中,长粒型粳米由于外观品质优异愈加受到市场青睐。中国的传统粳稻多为短圆粒型,通过引入长粒等位基因,改良短圆粒型粳稻的外观品质,并综合考虑稻瘟病抗性,创制长粒高抗稻瘟病粳稻核心种质意义重大。本研究以著名优质粳稻‘嘉禾212’为长粒gs3基因供体亲本,通过杂交、复交、标记辅助选择及花药培养有机结合的方式,开展了gs3及稻瘟病抗性基因Pita及Pib的聚合工作。研究结果表明,通过上述多种育种手段的有机结合,gs3,Pita及Pib基因被快速聚合,3份具有长粒抗稻瘟病特性的聚合系被成功创制;其中,改良系-2谷粒长宽比相比于圆粒粳稻亲本显著增大,垩白度显著降低,产量和稻瘟病抗性也保持较高水平,可作为长粒优质粳稻培育的核心种质。上述结果为以多基因聚合为目地的分子设计育种提供了理论依据。     

分子标记辅助选育抗稻瘟病水稻新品种‘铁粳16’

稻瘟病是对水稻生产威胁最大的真菌病害,选育抗病水稻品种是防控该病最经济有效的途径。研究表明,聚合多个抗病基因可提高品种的抗性、拓宽抗谱。本研究以携带抗稻瘟病基因Pib的‘辽粳9234’和携带抗稻瘟病基因Pita的‘铁粳7号’为亲本,利用常规育种技术与分子标记辅助育种技术相结合从后代中鉴定到聚合抗稻瘟病基因Pita和Pib的后代。通过连续3年生产试验和米质分析,鉴定到1个同时具有抗稻瘟病基因Pita和Pib的稳定株系A-3,通过辽宁省水稻品种审定,命名为‘铁粳16’。人工接种结果表明‘铁粳16’较其亲本抗谱宽、抗性强。研究结果证实聚合Pita和Pib可提高水稻品种对稻瘟病的抗性,可为抗病基因聚合育种提供参考。     

优质杂交稻恢复系稻瘟病抗性初步评价

在福建省上杭茶地稻瘟病自然鉴定点对162份有代表性的材料进行田间苗瘟、叶瘟和穗颈瘟发病率调查,茶地抗性鉴定综合表现为中抗以上的62份恢复系材料进行室内不同菌株的苗期鉴定,得到27份高抗至中抗稻瘟病水稻恢复系高代材料。调查结果表明苗瘟、叶瘟和穗颈瘟的发病率分别为3.01％、12.42％和26.21％,苗瘟与叶瘟、苗瘟与穗颈瘟、叶瘟与穗颈瘟的发病率相关系数分别为0.69、0.67和0.78,都达到极显著水平。穗颈瘟的发病率明显大于苗瘟和叶瘟且穗颈瘟在不同时期的发病较高。苗瘟4-5级,后期穗瘟鉴定很可能达到感病或高感;在本研究中穗颈瘟鉴定达到感病或高感,苗瘟或叶瘟鉴定一般为感病或高感。     

分子标记辅助选育优质、抗病杂交粳稻新品种‘申优28’

发展杂交粳稻对保障中国优质粳米供应和粮食安全均具有重要意义。针对目前生产上杂交粳稻存在生育期偏迟、产量不稳定、稻米品质和制种产量有待提高等问题,利用水稻高密度基因芯片技术辅助培育了早熟、优质、高产、稳产、抗稻瘟病、易于制种的杂交粳稻新组合‘申优28’。‘申优28’是以BT型粳稻不育系‘申21A’和恢复系‘申恢26-28’配制的粳型三系杂交稻,2018-2019两年区域试验平均产量达到10 588.5 kg/hm²,2019年生产试验达到10 473.0 kg/hm²,比对照‘花优14’分别增产11.6%和4.8%。‘申优28’米质优良,有香味(含香味基因badh2-p-5’UTR),达到国标二级优质米标准,综合抗性好,聚合了Pi2、Pita、Pib、Pi9、Pi54、Pikm、Pit等稻瘟病抗性基因以及Xa21等白叶枯病抗性基因,2020年通过了上海市品种审定。本研究介绍了‘申优28’的选育过程、特征特性以及高产机械化制种技术要点。     

水稻稻瘟病抗性基因定位与克隆研究进展

稻瘟病是水稻的三大病害之一，种植抗病品种是控制稻瘟病最经济、最有效和环境友好的措施。近20年来，随着分子生物学的迅速发展，水稻抗瘟性遗传研究取得突破性进展，迄今已鉴定和定位50多个主效抗瘟基因和20多个QTLs位点，成功地克隆了Pib、Pita、Pid2等6个抗瘟基因，为揭示水稻抗瘟性分子基础，以及通过分子育种手段培育广谱或持久抗瘟品种奠定了基础。     

Pi-ta、Pi-b基因在江苏粳稻穗颈瘟抗性育种中的价值分析

利用稻瘟病抗性基因Pi-ta、Pi-b的功能标记对2009,2010年江苏省粳稻中间试验的部分粳稻品系进行基因型检测,结合穗颈瘟抗性结果,通过关联分析Pi-ta、Pi-b在江苏省粳稻穗颈瘟抗性中的价值。结果表明:Pi-ta、Pi-b基因与江苏省粳稻穗颈瘟的抗性呈正相关,Pi-ta基因2009,2010年的相关系数分别为0.50,0.37;Pi-b基因2009,2010年的相关系数分别为0.55,0.51;Pi-ta、Pi-b基因的联合效应与穗颈瘟抗性正相关系数分别为0.71,0.62。因此,同时携带这2个抗病基因可以大大提高江苏省粳稻穗颈瘟抗性。     

黑龙江省稻瘟病生理小种及品种资源抗性鉴定

为了明确黑龙江省水稻品种资源稻瘟病抗性,挖掘优异种质资源,适时了解黑龙江省生理小种群体变化特征。采用中国生理小种命名方法,通过苗期喷雾接菌鉴定,将2013-2014年黑龙江省的稻瘟病菌株划分为7个群42个生理小种,优势小种为ZD5和ZD7,出现频率分别为19.77%和12.21%,总频率为31.98%;通过苗期抗病性表现,筛选出宽抗谱品种14份,这些品种携带2~7个抗稻瘟病基因,绥粳12+合江23(Pi9、Pi20、Pi33、Pi54、Pik)、牡丹江26+龙粳31(Pi9、Pi20、Pi33、Pi54、Pita、Pik)、牡丹江26+合江23(Pi9、Pi20、Pi33、Pi54、Pik)等29个在抗稻瘟病育种生产上将具有较好防病效果的组合,并且能够聚合多个抗性基因,提高抗性水平、拓宽抗谱;其中龙粳31与其他9个品种的配对组合均为最优组合,对稻瘟病具有较高抗性;这14份宽抗谱品种是抗稻瘟病育种较好的抗源材料;部分品种如垦稻15、龙粳23和牡丹江25,仅携带2个本研究鉴定的基因,这些品种可能是携带未知抗性基因的新抗源,可作为进一步鉴定和寻找抗性基因的试验材料。     

籼型水稻两用核不育系遗传多样性与抗性品质基因分析

以育成的 14 个籼型水稻两用核不育系为材料,利用水稻 SNP 标记,分析水稻两用核不育系的遗传多样性,构建SNP 分子指纹图谱,同时检测水稻主要病虫害抗性基因及品质基因的分布。结果表明,1K 水稻 SNP 芯片共筛选出 3302 个多态性标记位点,这些多态性位点 PIC 平均值为 0.264,最高仅为 0.375;聚类分析结果发现,遗传距离最近的 2 个品种,仅有 51个差异位点,表明这些不育系材料的多样性较低,遗传基础较为狭窄,同质化严重;通过比对参考品种功能基因,分析水稻褐飞虱、稻瘟病和白叶枯病抗性位点 Bph14、Bph3&15、Bph27、Pi1、Pi2、Pi9、Pigm、Pikh、Pita、Piz、Xa7、Xa21 和Xa23 在15 份材料中的分布,发现这批不育系材料携带的抗性基因较单一;对品质优异基因的分析发现,这些不育系具有较好的外观品质,部分品种具有低镉和香味基因。研究结果为后续的水稻品种抗性遗传改良和品质优异基因利用提供了科学依据。     

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。