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。     

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     

部分抗病虫及品质相关基因在水稻核心种质资源中的分布

为了更好地发挥水稻核心种质资源在水稻育种中的作用,本研究分析了抗稻瘟病基因Pi1、Pi2、Pi25、Pigm,抗稻飞虱基因Bph14、Bph15、Bph9,中等直链淀粉含量基因Wx及香味基因Fgr在264份水稻核心种质中的分布情况。共检测到含有上述有利基因的材料64份,其中同时含有2个有利基因的材料5份。每种类型的基因在水稻核心种质资源中的分布频率差异很大,抗稻瘟病基因的分布频率为13.3%,而香味基因的分布频率仅为2.7%。抗稻瘟病基因Pi2在水稻核心种质中的分布频率最高,没有检测到含有Pigm和Bph14的种质材料。本研究为发挥水稻核心种质资源在水稻抗性及品质育种方面的作用具有指导意义。     

近等基因导入系对生物和非生物胁迫的抗性筛选初报

以籼稻恢复系成恢448和保持系川香29B为受体品种,从全球水稻分子育种计划的核心种质中选择100～110个材料做供体品种,构建了成恢448、川香29B近等基因导入系各2500份。将这些回交后代在生物和非生物胁迫环境中进行大规模筛选,获得了一批对低磷、干旱、稻瘟病和白叶枯病有较强抗、耐性的导入系,以及产量配合力好、高抗稻瘟病的新恢复系。     

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。     

几个水稻新品种(系)对褐飞虱的抗性评价

【研究目的】评价几个水稻新品种（系）对褐飞虱的抗性。【主要方法】用苗期鉴定、分蘖期蜜露量测定以及田间褐飞虱种群动态调查及测产的方法评价几个水稻新品种（系）对褐飞虱的抗性。【主要结果】从苗期鉴定、分蘖期蜜露量测定以及田间褐飞虱种群动态调查及产量测定的综合结果看出,应用分子标记辅助育种导入了Bph14 和Bph15基因培育的新品系,即沪旱1A/07WH1462、川香29A/07WH644、川香29A/07WH1462、中9A/07WH1462、沪旱1A/07WH644和中9A/07WH644对褐飞虱均存在一定的抗虫性,前三种苗期表现为抗级,后三种苗期表现为中抗;主栽品种珞红3A/610234为感虫,主栽品种两优培九为高感。在整个生育期不追肥、不施用农药的情况下,抗-中抗品系中以中抗品系中9A/07WH1462的667m2产量最高,比主栽品种两优培九的产量高约14.8%。【结论】若进行科学管理水肥,中9A/07WH1462品系的产量会更高,可见中9A/07WH1462抗虫品种具有推广应用前景。     

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。     

多抗基因聚合的特种稻海丰黑糯2号抗病虫鉴定和分子标记检测

稻瘟病、白叶枯病、稻飞虱和三化螟是海南水稻生产主要病虫害,为选育多抗水稻品种,本研究对特种稻新品种"海丰黑糯2号"进行田间喷雾及接种鉴定,并应用分子标记检测和分析抗病虫基因。结果显示海丰黑糯2号中抗白叶枯病和三化螟,分子标记检测聚合了稻瘟病Pi1和白叶枯Xa23、稻飞虱Bph14和Bph15等多个抗性基因。研究探索了应用分子标记和田间鉴定两种方法选育抗病虫品种,拟为水稻抗病虫育种应用提供参考。     

标记辅助培育水稻抗稻褐飞虱和稻白叶枯病基因聚合系

稻白叶枯病和稻褐飞虱是水稻的主要病虫害,利用优良的抗性基因培育抗性基因聚合系对于防治稻白叶枯病和稻褐飞虱具有重要意义。本研究通过回交与分子标记辅助选择相结合的方法,将抗稻白叶枯病基因Xa23和抗稻褐飞虱基因Bph3分别导入主栽杂交水稻品种的保持系先B、天B、盟B、龙特甫B和桂B中。结果表明,获得稳定的单抗性基因导入系1436份和双抗性基因聚合系144份。人工接种鉴定结果显示,Xa23导入系和Xa23Bph3聚合系对抗稻白叶枯水平达到中抗和接近高抗的水平(1.1～3.0级),Bph3导入系和Xa23Bph3聚合系抗褐飞虱水平达中抗到抗的级别(3.2～4.0级)。农艺性状分析显示多数抗性基因聚合系的株高、剑叶长宽度、每穗粒数、结实率、千粒重等主要农艺性状与受体差异不显著,只有少数聚合系有1～2个性状的差异。SSR标记分析表明抗性基因聚合系的遗传背景回复率达89.6%～97.8%,等位性位点纯合度达95.6%～99.9%。初步证明本研究已成功地获得抗稻白叶枯病和稻褐飞虱基因的聚合系,这些抗性改良保持系具有良好的应用前景,并为建立完善的分子设计育种平台提供了重要育种材料基础。     

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。     

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。     

利用分子标记技术聚合Pi-1和Pi-2基因改良三系不育系荣丰A的稻瘟病抗性

以籼型水稻材料BL122为稻瘟病抗性基因的供体亲本,三系不育系荣丰A的保持系荣丰B为轮回亲本,通过常规杂交、回交、田间农艺性状筛选和分子标记辅助选择相结合,将Pi-1、Pi-2两个基因导入到荣丰B中,获得5个带有两个目标基因的改良保持系纯合株系。利用广东省致病性代表的30个稻瘟病菌株进行人工接种鉴定,5个改良株系的抗性频率均为100%,而原始对照荣丰B的抗性频率仅为56.67%;自然病圃诱发鉴定5个改良株系的穗颈瘟均为1级,表现高抗,而对照为7级,表现感病。所有改良保持系株系与荣丰A杂交和回交进行不育系转育,根据农艺性状综合评价,筛选出不育性彻底、后期熟色好的三系不育系安丰A。利用该不育系与一批恢复系配组,其杂交稻组合均表现出良好的稻瘟病抗性和丰产性,显示出很好的应用前景。     

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)...     

杂交稻抗白叶枯病的遗传机制

8种不同胞质类型的不育系及其保持系与9个恢复系按P×Q交配设计分别配制不育系杂种和保持系杂种, 接种白叶枯病(Xoo)“强”致病力菌系ZHE-173和“弱”致病力菌系KS-6-6, 研究杂交稻抗白叶枯病的遗传机制。 结果表明： (1) 不育系或保持系、 恢复系以及不育系或保持系与恢复系间的互作对不育系杂种或保持系杂种抗性的影响均     

Application of marker‐assisted backcross to introgress Bph3, Bph14 and Bph15 into an elite indica rice variety for improving its resistance to brown planthopper

To improve brown planthopper (Nilaparvata lugens Stål; BPH) resistance of an elite indica cultivar of South China, Hemeizhan (HMZ), we applied marker‐assisted backcross (MABC) to incorporate three BPH‐resistance genes (Bph3, Bph14 and Bph15) into the genetic background of HMZ. In the third backcross (BC₃) generation, we obtained near‐isogenic lines (Bph3‐NIL, Bph14‐NIL, Bph15‐NIL and Bph14 + Bph15‐NIL) with more than 96% recovery of recurrent parent genome, and pyramided lines (Bph3 + Bph14‐PYL, Bph3 + Bph15‐PYL and Bph3 + Bph14 + Bph15‐PYL) with more than 89% recovery of recurrent parent genome. These lines showed stronger resistance against BPH than HMZ at seedling and booting stages. The rank of resistance gene effect was Bph3 + Bph14 + Bph15 ≥ Bph3 + Bph15 ≥ Bph3 +Bph14 ≥ Bph14 + Bph15 ≥ Bph3 ≥ Bph15 ≥ Bph14 > none. Compared with HMZ, only Bph3 + Bph14 + Bph15‐PYL had a significant difference in yield per plant, and the lines carrying Bph3 had higher amylose contents, indicating that Bph3 was tightly linked to Wx^a allele. These improved lines are good intermediate sources of broad‐spectrum and durable BPH resistance to improve other indica cultivars. Our results demonstrate that MABC is a very efficient approach to improve BPH resistance of elite rice cultivar.     

Development of elite rice restorer lines in the genetic background of R022 possessing tolerance to brown planthopper, stem borer, leaf folder and herbicide through marker-assisted breeding

Rice leaf folder, stem borer and brown planthopper (BPH) are the most devastating rice insect pests. Developing and planting insect-resistant rice varieties is the most economical and effective measure for controlling these pests. BPH can be controlled with native BPH-resistance genes in rice, while at present rice leaf folder and stem borer can only be controlled through planting transgenic Bt rice. In this study, the breeding of a new restorer line KR022 possessing stacked BPH-resistance genes Bph14 and Bph15, Bt gene cry1C and glufosinate-resistance gene bar, is reported for the first time. A rice restorer line R022 with BPH-resistance genes Bph14 and Bph15 was used as a recurrent parent to cross with the transgenic rice T1C-19 of cry1C and bar genes during the breeding process. The restorer line KR022 was developed from the backcross populations of R022 and T1C-19 through molecular marker-assisted selection and glufosinate-resistance selection. The cry1C and bar genes were found to integrate on chromosome 11 of KR022, and the genome recovery of KR022 was up to 95.8 % of the R022 genome. The quantification of Cry1C protein expression showed that it was expressed at different levels in the leaf, stem, panicle, endosperm, and root of KR022 and its hybrid rice. The insect-resistance evaluation indicated that KR022 and its hybrid rice had good resistance to rice leaf folder and stem borer, both in laboratory settings and in the field. Furthermore, they exhibited increased resistance to BPH at both the seedling and mature stage. The field trial showed there was no significant difference in key agronomic traits between KR022 and its recurrent parent R022, and four hybrids from KR022 yield much higher than the control II-You 838. Moreover, KR022 and its hybrid rice were found to have resistance to the herbicide glufosinate. These results demonstrate that KR022 is effective as a rice restorer line for the breeding of “green super rice”, possessing multiple tolerances to rice BPH, stem borer, leaf folder and glufosinate.