基于MAS技术对水稻保持系软华B稻瘟病抗性的分子改良

为选育优质抗稻瘟病保持系软华B,以携带稻瘟病抗性基因Pi46和Pi2的优质籼稻H281作为供体亲本、以软华B为轮回亲本，利用分子标记辅助选择(MAS)技术结合系谱选育法，聚合2个外源基因以改良保持系软华B。对性状稳定的改良株系进行稻瘟病抗性鉴定、稻米品质分析等。通过回交及多代自交，并结合分子标记检测，获得以软华B为遗传背景且含有2个纯合目标基因的BC₁F₆群体2个、BC₂F₅群体2个、BC₃F₄群体2个。田间自然诱发鉴定结果表明，不同回交世代改良材料在自然病圃均抗稻瘟病；育性鉴定结果显示，回交世代对不育系的不育度为52.7%～100.0%;农艺性状考查及米质分析表明，改良株系基本保留了软华B的主要农艺性状和稻米品质特性。SNP基因芯片分析结果显示，BC₁F₆的背景回复率为74.42%～77.77%,BC₂F₅的背景回复率为86.42%～87.75%,BC₃     

利用分子标记辅助选择技术创制抗稻瘟病水稻新恢复系

为了选育出抗病的优良杂交水稻恢复系,本研究以含有抗稻瘟病基因Pi9的水稻材料75-1-127为供体,以杂交水稻强恢复系蜀恢527、明恢86、闽恢3301和X5为受体亲本,运用分子标记辅助选择技术与回交、复合杂交的选育方法,同时连续4年在稻瘟病重发区田间自然诱发鉴定,最终获得了6份含有抗稻瘟病基因Pi9的新株系,其中2份表现抗稻瘟病,4份表现中抗稻瘟病,而不含有Pi9基因的株系材料均表现中感病及以上。结果表明,在相同遗传背景下含有Pi9基因的株系的抗性水平明显优于不含有Pi9基因的株系。本研究利用分子标记辅助选择技术有效地培育了抗稻瘟病的水稻恢复系。     

利用MAS技术改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性

为了改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性,本研究以75-1-127(Pi9)、谷梅2号(Pi25)、谷梅4号(Pigm)、天津野生稻(Pi2-1和Pi51(t))、湘资3150(Pi47和Pi48)和魔王谷(Pi49)共6个广谱抗稻瘟病水稻品种为供体亲本,通过分子标记辅助选择育种技术,将稻瘟病抗性基因回交导入C815S。结果表明:改良的6个BC3F1群体除每穗粒数较轮回亲本极显著增加外,其他性状均与轮回亲本保持一致。利用稻瘟病菌株110-2和CHL506对BC3F2改良株系接种鉴定,发现导入了抗病基因的单株抗性增强,表明抗病基因已成功导入到受体亲本中并稳定表达,证实本研究中分子标记辅助选择抗稻瘟病基因是有效的。改良的系列两用核不育系,一方面可用于配制稻瘟病抗性增强的两系法杂交稻新组合,另一方面为进一步培育聚合多个抗稻瘟病基因的不育系提供了材料基础。     

标记辅助改良节水抗旱杂交稻亲本材料的稻瘟病抗性

稻瘟病是水稻的主要病害之一,培育抗稻瘟病品种是防治稻瘟病的有效手段。本研究通过回交与分子标记辅助选择相结合的方式,将稻瘟病抗性基因(Pi1,Pi2和Pi9)导入到节水抗旱稻杂交组合的保持系"沪旱1B"和恢复系"旱恢3号"。对BC2F3代材料进行苗期稻瘟病抗性鉴定,结果表明,携带1个或2个目标基因的株系达到抗或中抗水平,抗病性显著高于各自的轮回亲本或者阴性株系。SSR标记分析表明改良株系的遗传背景回复率达到82.1%~93.6%。通过标记辅助选择获得的改良材料为节水抗旱杂交稻的培育提供了稻瘟病抗性亲本。     

利用分子标记辅助选择改良93-11对白叶枯病和螟虫抗性

93-11是我国生产上应用面积较大的两系恢复系,同时又是红莲型三系杂交水稻恢复系之一,其组配的超级杂交稻两优培九和三系杂交稻红莲优6号,具有优质高产等特性。为了进一步提高其对白叶枯病的抗性、同时增加其对水稻鳞翅目害虫(如稻纵卷叶螟、二化螟和三化螟等)抗性,利用常规回交育种方法和结合分子标记辅助选择将Xa21基因和Bt基因同时导入93-11中,在BC3F,家系中筛选到8个家系含纯合的Xa21基因和Bt基因,其中有两个家系与93-11比较其遗传背景的回复率很高,达到90．59％。在正常的田间条件下,改良的93-11(Bt)、93-11(Xa21)和93-11(Bt／Xa21)与原始的93-11表现出相似的农艺性状,且带有Xa21基因的株系及其杂交种均对白叶枯病显示出很高的抗性。在自然诱发螟虫条件下,带有Bt基因的株系及其杂交种没有受到螟虫危害。这一结果表明,通过分子标记辅助选择将多个基因同时导入某一改良亲本,结合常规育种方法选择,具有快速、良好遗传改良效果。这一遗传改良材料在农艺性状和配合力等方面基本保持了93-11及其杂交组合的主要特征特性,拓宽和增强了其对白叶枯病的抗谱和抗病能力,增加了93-11作为恢复系所配杂交水稻的抗螟虫特性,具有较好的应用前景。     

利用分子标记辅助选择将抗稻瘟病基因Pi-9(t)渗入水稻恢复系泸恢17

本研究采用杂交和分子标记辅助选择技术,将亲本材料P2的水稻广谱高抗稻瘟病基因Pi-9(t)导入杂交水稻恢复系泸恢17,再利用抗稻瘟病基因Pi-9(t)的特异分子标记pB8检测该目的基因,获得68份携有Pi-9(t)基因型的回交株系。基因型鉴定表明株系WR1023、WR1043、WR1056和WR1062为均含有Pi-9(t)基因纯合的回交后代株系。表型分析表明WR1023和WR1056株系农业性状已稳定,且其株叶型、抗稻瘟病及配合力较好,我们认为可以用作育种抗性亲本材料。     

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.     

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。     

早优11的选育及其对广西优质杂交早籼稻育种的启示

对优质杂交早籼稻早优11及其亲本的特征特性和品质进行分析总结,并针对广西杂交稻米整精米率低、垩白度大、垩白粒率高、直链淀粉含量偏高及胶稠度低等问题,提出优质杂交早籼稻育种的关键是选育优质不育系和优质恢复系,特别是优质不育系的选育.通过广泛收集水稻种质资源,筛选理想材料作亲本,对现有不育系和恢复系进行遗传改良,优化组配,可达到培育优质杂交早籼稻的目标.     

利用Wx基因分子标记辅助选择技术培育中等直链淀粉含量的恢复系

为培育中等直链淀粉含量的水稻恢复系,以HC086为供体亲本(其Wx基因来自美国水稻品种Francis),以优良的水稻恢复系R898、R476、R838、R6547为受体亲本,利用PCR-AccI分子标记检测技术在回交世代进行辅助选择,将供体材料控制直链淀粉的Wx基因导入到不同恢复系中。对后代株系的基因型及其直链淀粉含量的分析结果表明,直链淀粉含量普遍有了显著提高,受体亲本的直链淀粉含量由10.6-14.4%提高到了18.0-21.4%。改良株系与广占63S和Y58S的配组实验表明,F1代杂交种的直链淀粉含量较原组合有显著提高,并达到适中直链淀粉含量水平,且主要农艺性状没有发生显著改变。说明分子标记辅助选择是改良水稻品种直链淀粉含量的快速有效的方法。     

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。     

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。     

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。     

分子标记技术在水稻品种改良中的应用

随着水稻越来越多的功能基因被鉴定和克隆，与目标性状相关基因紧密连锁的分子标记成为现今水稻育种工作中不可缺少的一个有利工具。对分子标记技术在水稻抗病虫育种、农艺性状改良、品质改良等方面的应用进行论述，为分子标记在水稻分子育种中的应用提供一些参考。     

野生稻（Oryza rufipogon）新质源雄性不育恢复系的研究

发掘野生稻（O. rufipogon）新型雄性不育细胞质源,育成新质源优质米不育系的基础上进一步研究新质源雄性不育恢复系的育种技术—FA型细胞质雄性不育恢复系定向育种。用野生稻（非轮回亲本）与籼稻品种明恢63（轮回亲本）杂交和多次回交,后代再经过自交,将野生稻中的可育基因分离、转移、重组、整合到明恢63遗传背景中,获得农艺性状似明恢63,花粉和小穗全可育不分离的野生稻新质源恢复系金恢1号。用新质源不育系与金恢1号组配两个组合,其花粉和小穗育性都恢复到正常可育水平,产量高,米质优,实现了新质源不育系三系配套应用和大幅度提高杂交稻稻米外观品质的目的。这项育种新技术可以将水稻可育基因（恢复基因）转移到任一水稻品种中育成细胞质雄性不育恢复系,突破了新质源恢复系育种的技术瓶颈,极大地提高了恢复系利用稻种资源的育种潜力,为FA型新质源优质米不育系的杂交稻育种开辟了一条崭新的途径。新型（FA）细胞质源杂交稻可能对丰富杂交稻细胞质遗传多样性、提高杂交稻亲本对稻种资源的利用潜力、以及实质性提高杂交稻的稻米品质和产量水平都将产生积极和深远的影响。     

野生稻（Oryza rufipogon）新质源雄性不育恢复系的研究

发掘野生稻（O. rufipogon）新型雄性不育细胞质源，育成新质源优质米不育系的基础上进一步研究新质源雄性不育恢复系的育种技术—FA型细胞质雄性不育恢复系定向育种。用野生稻（非轮回亲本）与籼稻品种明恢63（轮回亲本）杂交和多次回交，后代再经过自交，将野生稻中的可育基因分离、转移、重组、整合到明恢63遗传背景中，获得农艺性状似明恢63，花粉和小穗全可育不分离的野生稻新质源恢复系金恢1号。用新质源不育系与金恢1号组配两个组合，其花粉和小穗育性都恢复到正常可育水平，产量高，米质优，实现了新质源不育系三系配套应用和大幅度提高杂交稻稻米外观品质的目的。这项育种新技术可以将水稻可育基因（恢复基因）转移到任一水稻品种中育成细胞质雄性不育恢复系，突破了新质源恢复系育种的技术瓶颈，极大地提高了恢复系利用稻种资源的育种潜力，为FA型新质源优质米不育系的杂交稻育种开辟了一条崭新的途径。新型（FA）细胞质源杂交稻可能对丰富杂交稻细胞质遗传多样性、提高杂交稻亲本对稻种资源的利用潜力、以及实质性提高杂交稻的稻米品质和产量水平都将产生积极和深远的影响。     

利用MAS手段改良恢复系R838稻瘟病抗性研究

为了提高杂交水稻恢复系R838稻瘟病的抗性水平,利用MAS手段将抗稻瘟病基因pigm导入目标受体,通过连续多代回交并对其回交后代进行分子标记检测或稻瘟病抗性表型鉴定。筛选回交高世代群体自交,并用三系不育系进行测配。结果表明：F1目标基因占有率为52.4%,随着回交世代的增加,其所含目标基因的占有率稳定在50%左右,通过回交高世代群体苗瘟表型鉴定,苗叶瘟抗性3~9级,株系间差异明显;用三系不育系配组,F1苗叶瘟抗性随入选父本抗性提高而提高,且农艺性状与R838基本保持一致。因此,通过分子标记辅助育种技术,用pigm稻瘟病抗性基因改良目标受体的稻瘟病抗性是一个有效途径。     

分子标记辅助选择改良特青及其杂交稻米的蒸煮与食味品质

特青是我国育成的一个超高产籼稻常规品种，同时也可作为两系杂交稻的重要亲本，但其直链淀粉含量较高，蒸煮与食味品质较差。采用水稻蜡质基因内的一个分子标记（称为PCR-AccⅠ）进行辅助选择育种，经回交转育向特青品种导入来自中等直链淀粉含量优质籼稻的Wx基因，选育了仍保持原有亲本主要农艺性状的3个优质品系特青TT-1、特青TT-2和特青TT-3。改良品系胚乳中Wx基因表达量较改良前明显下降，直链淀粉合成大幅减少，由改良前的28.5%成功下调至15%左右的中等偏低水平。用改良品系与培矮64S所配两系杂交组合仍能保持较高的结实率及其他优异农艺性状，而杂交稻米的直链淀粉含量明显改善。直链淀粉含量降低后对亲本及杂种稻米中胶稠度等其他蒸煮食味品质的改善也有明显作用。     

水稻抗纹枯病QTL qSB-9TQ和抗条纹叶枯病基因Stv-bi的聚合育种

以携带抗纹枯病QTL qSB-9^TQ的籼稻品种特青和携带抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ的粳稻品种镇稻88为优良等位基因供体亲本,江苏省推广的粳稻品种武育粳3号和武粳15为受体亲本,分别杂交并连续回交。在回交及自交分离世代,利用开发的覆盖目标基因区间的双侧分子标记对目标基因进行辅助选择。至回交BC₄F₁世代,同一遗传背景2个回交方向的中选单株间聚合杂交,获得2个目标基因位点均纯合的聚合F₃株系。条纹叶枯病抗性鉴定和纹枯病抗性接种鉴定结果表明,聚合株系对条纹叶枯病均表现抗病;以0~9级评级标准评价,聚合株系的纹枯病较相应的轮回亲本分别低1.1~1.6级和0.8~1.4级。结合回交低世代抗性鉴定结果分析,自行开发的分子标记对目标基因的辅助选择是有效的。讨论了抗纹枯病育种及分子标记辅助选择聚合育种的相关问题。     

印水型细胞质雄性不育粳稻恢复系分子标记辅助选择

本文以广亲和材料晚轮422,野败型恢复系蜀恢527、密阳46、密阳42为亲本,在杂交组合的F2、F4中,采用分子标记RM10353、RM6100辅助选择,结合常规育种方法,选育印水型细胞质雄性不育粳稻恢复系。研究表明,经过分子标记检测,同时含有两个恢复基因的水稻植株,测配子一代的结实率明显提高、杂种优势显著。结果表明基于分子标记辅助选育印水型恢复系是可行的。