水稻稻瘟病抗病性育种研究进展

如何提高水稻稻瘟病抗性和延长抗病周期一直是育种家研究的热点,基于分子标记辅助选择育种基础上的多个抗病基因聚合育种是解决这一问题最有效的途径。文章就稻瘟病的抗病种质资源的挖掘、稻瘟病抗性基因的定位与克隆以及分子标记辅助选择在抗性育种中的应用等方面进行综述,同时结合育种工作的实际情况,对稻瘟病抗性育种研究进展进行展望。     

小麦条锈病抗性基因研究进展及在育种中的应用

概述了近年来已命名和暂命名的小麦条锈病抗性基因的来源、染色体定位、分子标记研究及基因克隆状况,回顾了我国抗性品种与生理小种对抗的演变,并从抗条锈病基因抗性表达的发育期、遗传方式、抗性状况、在生产中出现的频率及遗传研究方法几个方面对小麦抗条锈病基因加以评价,为小麦抗条锈基因的利用和研究提供参考.同时浅析了分子标记在小麦抗条锈基因聚合育种中的应用     

稻瘟病抗性基因Pita特异性分子标记的开发及应用

Pita是一个具有广谱抗性的稻瘟病抗性基因,已经被引入到各稻区的抗性育种工作中。在基于分子标记辅助选择的水稻抗性育种工作中,为了提高对Pita的筛选效率,本研究以导致Pita第918个氨基酸发生变异的单碱基差异为靶标,开发得到Pita基因特异性分子标记,Pita918。研究结果表明,Pita基因特异性分子标记能准确地将Pita与各抗性基因及感病等位基因区分开,这将为育种家提供了直接而高效的Pita筛选标记。同时,本研究还利用该标记对收集自华南及西南稻区的13个水稻地方抗性品进行基因检测,结果显示这13个品种均不携带有抗性基因Pita,表明Pita基因特异性分子标记在水稻抗性材料的基因型鉴定中具有应用价值,有助于育种家挖掘新的抗性基因材料。     

小麦抗白粉病基因资源研究进展及江苏淮北地区育种利用策略

白粉病是小麦的主要病害之一,由于发病范围广、强度大等特点,对我国小麦安全生产构成了严重威胁.小麦白粉菌为专性寄生真菌,生理小种变异速率较快,单一抗性基因面临丧失抗性的风险,分子标记辅助聚合育种将多个抗性基因聚合在一起,增加小麦整体抗性.该文综述了小麦白粉病研究概况、致病机理、基因来源和定位克隆,以及江苏淮北麦区育种策略,为抗白粉病小麦品种的选育与应用提供参考.     

小麦抗病相关基因聚合育种的研究进展

育种是通过创造遗传变异、改良遗传特性以培育优良植物新品种的技术,将基因聚合分子育种与常规育种技术相结合已成为今后作物育种家研究的新方向。基因聚合分子育种主要包括2个方面,即遗传转化基因聚合分子育种和分子标记筛选基因聚合分子育种。近年来,随着现代分子育种技术的不断发展、小麦抗病基因的不断发掘,小麦抗病分子育种工作取得了重大进展。就小麦白粉病、锈病、赤霉病的抗性基因聚合育种的研究情况进行了综述,并对目前小麦抗病育种的前景进行了展望。     

分子标记辅助选择聚合水稻抗虫 抗病基因育种研究进展

褐飞虱、白叶枯病和稻瘟病是水稻生产中的主要病虫害,一旦发生会造成水稻大幅度减产。分子标记辅助选择相对于传统育种,可大大缩短育种年限,提高育种效率。将多个抗性基因聚合到同一材料中,可提高水稻对病虫害的综合抗性。总结了水稻主要抗病虫基因的研究和利用现状,综述了分子标记辅助选择在水稻抗病虫育种方面的应用、研究进展及目前所面临的困难。     

小麦赤霉病抗性分子标记的筛选及其利用

以4个来源不同的小麦赤霉病抗源为材料,筛选与赤霉病紧密连锁的抗性标记,并进行赤霉病抗性数量性状原点(QTL)定位.结果表明:4个来源不同的抗赤霉病品种所携带的主效抗性QTL均在染色体3BS上,尽管它们的抗性效应不相等,但位置相同,均在Xgum533与Xgum493之间.在此基础上,将筛选到的SSR抗性标记在抗感程度不同的品种和高代品系中进一步验证,寻找有效的赤霉病抗性连锁标记.结果表明,选用Xgum533、Xgwm493或Xbarcl33赤霉病抗性紧密连锁标记,在多基因聚合育种群体和回交育种群体中,单标记选择效率可达70%左右.由此可见,在传统育种基础上,运用分子标记辅助选择,进行小麦赤霉病抗性改良,可提高赤霉病抗性选育效果.     

分子标记辅助甜瓜抗蔓枯病基因聚合及‘白皮脆’品种改良

[目的]为甜瓜抗蔓枯病聚合育种探索一种简单、快捷的选择方法,同时获得品质优良且高抗甜瓜蔓枯病的改良‘白皮脆’品种(系)。[方法]利用单一抗源PI140471(含抗病基因Gsb-1)与PI420145(含抗病基因Gsb-6)杂交,结合苗期蔓枯病菌A和A1梯度接种(5×105m L-1、5×107m L-1和5×109m L-1)鉴定与SSR标记CMCT505及SCAR标记SGSB1800筛选,获得聚合2个抗蔓枯病基因Gsb-1和Gsb-6的聚合抗源471-145。以聚合抗源471-145为父本,品质优异的感病品种‘白皮脆’为母本进行杂交获得F1,选取含有聚合抗源且表现高抗的F1单株,再以‘白皮脆’为轮回亲本进行品种改良。[结果]SSR标记CMCT505可以在‘白皮脆’和PI140471上分别扩增出219和190 bp的特异性片段,SCAR标记SGSB1800可以在PI420145上扩增出1 800 bp的特异性片段,而聚合单株可以同时扩增出190和1 800 bp两条特异性片段。BC3F3群体筛选结果显示一些单株已经成功聚合了Gsb-1和Gsb-6两个抗病基因。单基因抗源PI140471和PI420145对不同菌株表现出选择性抗性且抗性水平低于聚合基因抗源。田间抗性观察显示,含有2个抗性基因的植株表现为高抗甜瓜蔓枯病,与分子标记检测结果一致。本课题组创建的分子标记CMCT505和SGSB1800对抗病基因Gsb-1和Gsb-6的选择具有较高的准确性,可以很好地应用于分子标记辅助选择甜瓜抗蔓枯病聚合育种。另外,抗性观察与果实品质测定表明改良‘白皮脆’品种(品系)高抗甜瓜蔓枯病且商品性优良。[结论]本研究初步建立了甜瓜抗蔓枯病聚合育种的分子标记辅助选择体系,为甜瓜抗蔓枯病聚合育种探索了一种简单、快捷的选择方法,同时也为甜瓜优质、抗病和高产育种提供新的遗传资源。     

吉林省主要水稻品种稻瘟病抗性分析及分子辅助改良

为深入研究已经克隆的部分稻瘟病抗性基因在吉林省主要水稻品种和优良品系的分布,并为分子标记辅助选择培育稻瘟病抗性品种提供理论依据。根据已经克隆的10个稻瘟病抗性基因序列设计特异引物,对目前吉林省主要推广的13个水稻品种和15个主要品系进行稻瘟病抗性基因筛选。根据稻瘟病抗性基因筛选结果,进一步进行聚类分析、杂交组合配制及分子标记辅助选择,共获得24株理想的多基因聚合F4单株,并进行苗期稻瘟病接种鉴定。结果表明,Pi2、Pi36、Pi37、Pikh、Piz-t和Pi-ta等稻瘟病抗性基因在目前吉林省主要推广水稻品种中分布较为广泛,而Pi9、Pib、Pi21和Pi-d2分布较少。同时发现,品种间稻瘟病抗性基因有较好的互补性,可以有效地进行多基因聚合。因此,在吉林省通过分子标记辅助选择培育抗性优良的稻瘟病新品种是一种有效可行的途径。     

分子标记辅助甜瓜抗蔓枯病基因的聚合及品种改良

【目的】蔓枯病(gummy stem blight)是一种真菌性土传病害,是危害甜瓜生产的严重病害之一,其存在生理小种的分化,品种即使仅携带单个抗病基因,仍会导致甜瓜抗性逐步降低甚至丢失。建立甜瓜抗蔓枯病聚合育种的分子标记辅助选择体系,选育抗性高且不再分离的聚合抗源自交系和品质优良且高抗甜瓜蔓枯病的改良白皮脆品种(品系),为甜瓜优质、抗病和高产育种提供一种简单、快捷的选择方法和重要的中间材料。【方法】利用5份甜瓜单一抗源材料PI140471、PI157082、PI511890、PI482398和PI420145两两杂交获得8份聚合抗源(082-471、082-890、082-398、145-471、145-082、145-890、145-398和890-398)。利用3个不同浓度的蔓枯病病菌孢子液(5×105个/m L、5×107个/m L、5×109个/m L)对8份聚合抗源的F1植株幼苗进行接种鉴定。结合春、秋两季的接种鉴定结果,筛选得到2份聚合后抗性显著提高的基因组合145-471和145-398。一方面,以145-471和145-398为材料,利用苗期梯度接种鉴定、分子标记辅助选择以及农艺性状观察,对其自交后代进行逐代筛选至F7。另一方面,选用组合PI420145和PI140471以及PI420145和PI482398作为蔓枯病抗性基因的供体亲本,综合性状优良的感病甜瓜品种‘白皮脆’为抗性基因受体亲本。先分别单向回交5代,在单个基因回交转移时,利用分子标记检测结合农艺性状观察对回交后代进行筛选。当回交后代的遗传背景得到一定程度恢复后,再将2个方向的回交后代进行杂交,后自交3代稳定。【结果】聚合抗源对不同浓度的蔓枯病菌均表现为抗,而单一抗源对不同浓度蔓枯病菌表现出选择性抗性且抗性水平低于聚合抗源。SSR标记CMCT505和CMTA170a在PI140471和PI482398上可分别扩增出189 bp和121 bp的特异性片段,SCAR标记SGSB1800可以在PI420145上扩增出1 800 bp的特异性片段,而145-471(145-398)的聚合单株可以同时扩增出189 bp和1 800 bp(121 bp和1 800 bp)两条特异片段。聚合抗源145-471(或145-398)的自交F7世代以及改良白皮脆BC5F4世代群体的分子标记鉴定结果显示,各单株已经成功聚合了Gsb-1和Gsb-6(或Gsb-4和Gsb-6)两个抗病基因,抗性不再有分离且农艺性状稳定一致。初步建立了甜瓜抗蔓枯病聚合育种的分子标记辅助选择体系,获得了两份表现高抗且抗性不再分离的聚合抗源自交系F7和2个以优质品种‘白皮脆’为受体亲本的改良白皮脆BC5F4品种(系)。改良白皮脆BC5F4世代表现为高抗甜瓜蔓枯病,且在单果质量、果形指数、果实脆度、果肉质地、果肉厚度和可溶性固形物含量等农艺性状方面与白皮脆并无显著差异。【结论】创建的3个分子标记CMCT505、CMTA170a和SGSB1800对抗病基因Gsb-1、Gsb-4和Gsb-6的选择具有较高的准确性。初步建立了甜瓜抗蔓枯病聚合育种的分子标记辅助选择体系,为甜瓜优质、抗病和高产育种提供了一种简单、快捷的选择方法,将大大提高育种的效率。改良‘白皮脆’作为抗病育种的新材料,为甜瓜抗病品种的选育和抗病基因进一步聚合提供了材料。     

分子标记辅助选择改良圣稻13和圣稻14的条纹叶枯病抗性

【目的】利用分子标记辅助选择改良圣稻13、圣稻14的条纹叶枯病抗性,培育抗条纹叶枯病的粳稻新品种及新种质。【方法】以感病品种圣稻13、圣稻14为受体,以抗病品种镇稻88及高代抗病品系圣稻519为抗条纹叶枯病基因供体,采用自交改良和回交改良2种方法,利用与Stv-bi紧密连锁的分子标记H11-8、H11-12和H21进行辅助选择,结合条纹叶枯病田间抗性鉴定及农艺性状分析,将Stv-bi(或其等位基因)转移到圣稻13、圣稻14品种中,培育抗条纹叶枯病品种。【结果】通过2个自交混选群体的分子标记辅助选择获得多份稳定抗条纹叶枯病材料;通过回交改良,获得携带Stv-bi的圣稻13回交稳定品系E01、E13、R107等6个。【结论】利用分子标记辅助选择可显著提高选择效率和准确性,建立了抗条纹叶枯病分子标记辅助育种体系,为今后开展抗性育种提供了理论依据和材料基础。     

Application of Molecular Marker Assisted Selection in Gene Pyramiding and Selection of New Cultivars

The feasibility of molecule markers' application in gene pyramiding has been proved,and obvious progresses in crop breeding have been made till now.Furthermore,different QTLs or molecular markers linked tightly to yield,quality or resistance may be used for marker assisted selection.MAS will be applied widely in crop breeding due to the development of more gene-based markers and efficient quantitative trait locus(QTL) as well as lower cost marking systems.     

Two novel gene-specific markers at the Pik locus facilitate the application of rice blast resistant alleles in breeding

Blast, a disease caused by Magnaporthe oryzae, is a major constraint for rice production worldwide. Introgression of durable blast resistance genes into high-yielding rice cultivars has been considered a priority to control the disease. The blast resistance Pik locus, located on chromosome 11, contains at least six important resistance genes, but these genes have not been widely employed in resistance breeding since existing markers hardly satisfy current breeding needs due to their limited scope of application. In this study, two PCR-based markers, Pikp-Del and Pi1-In, were developed to target the specific In Del(insertion/deletion) of the Pik-p and Pi-1 genes, respectively. The two markers precisely distinguished Pik-p, Pi-1, and the K-type alleles at the Pik locus, which is a necessary element for functional genes from rice varieties. Results also revealed that only several old varieties contain the two genes, of which nearly half carry the K-type alleles. Therefore, these identified varieties can serve as new gene sources for developing blast resistant rice. The two newly developed markers will be highly useful for the use of Pik-p, Pi-1 and other resistance genes at the Pik locus in markerassisted selection(MAS) breeding programs.     

普通野生稻遗传多样性分析

为了扩大水稻杂交育种中亲本的选择、改变目前遗传基础狭窄的状况,试验选用分布于水稻基因组的12条染色体上的30对SSR引物,对国内外的20份普通野生稻进行遗传多样性研究。结果显示,试验选取的30对SSR引物均具有多态性,多态性位点百分率为100%;这些多态性引物在20份材料中共扩增出220条多态性带,平均每对SSR引物可检测到3～11个等位基因,平均每个位点7.3条。Nei遗传距离及系统聚类和带型分析结果表明,在Nei遗传距离为1.3处可将20份材料分为3个类群,即2个国外群体和1个国内群体;同一生态型的稻种基本聚为一类,个别不同生态型的稻种由于品种间的基因交流,具有相对较近的亲缘关系。说明SSR是一种进行遗传多样性研究切实有效的方法;育种亲本的选择不能仅仅依据生态型。     

华南常用籼稻亲本稻瘟病抗性评价及抗性基因鉴定

【目的】评价分析华南地区常用籼稻亲本稻瘟病抗性及抗性基因,为水稻稻瘟病抗性育种提供理论依据。【方法】利用人工接种鉴定对52份华南地区常用籼稻亲本进行稻瘟病抗性分析,同时利用分子标记检测稻株携带的抗性基因,分析亲本材料稻瘟病抗性与其所携带稻瘟病抗性基因间的关系。【结果】从52份适应华南生态条件的籼稻亲本材料中筛选获得4份广谱抗源(2份抗谱为100.0%,2份抗谱为92.9%);常规稻较恢复系和保持系具有更高的稻瘟病抗性。ZA1、ZA9和ZB9生理小种较ZB1和ZB5生理小种表现出更强的致病力,具有较低的抗性频率。Pi-ta和Pi54基因的出现频率最高,均为0.42;其次是Pib基因,出现频率为0.37;Pi-km基因的出现频率较低,仅0.06;所有籼稻亲本材料中均未检测出Pi9基因。携带Pib+Pi54+Pi-km和Pi-ta+Pib+Pi54三基因稻株的抗性高于所有单基因或双基因稻株。【结论】华南常用籼稻亲本材料中存在着优良的稻瘟病广谱抗源,可利用这些抗源拓宽育种材料的遗传背景,培育抗病优良品种。多个抗性基因聚合能有效提高稻株对稻瘟病不同生理小种的抗性,在育种实践中应加强多基因聚合材料的创制和利用研究。     

中国不同地理来源旱稻地方品种的遗传相似性研究

【目的】通过对中国旱稻地方品种的遗传多样性检测,分析不同地理来源旱稻地方品种的遗传相似性和遗传差异,为旱稻地方品种在水稻遗传育种中的有效利用提供理论依据。【方法】利用39对SSR引物对来自中国17个省份或地区的158份旱稻地方品种以及20份巴西旱稻种质进行SSR标记多态性、遗传相似性和聚类分析。【结果】在中国旱稻地方品种中共检测到等位基因308个,每对引物等位基因数变异在2—21个,平均等位基因数为7.8974个,其中RM72、RM241、RM232和RM412的等位基因数较多,分别为21、17、16和15个。Nei’s基因多样性指数变异在0.0435—0.8989,平均基因多样性指数为0.6153,其中RM232、RM72和RM241的基因多样性指数较高,分别为0.8989、0.8914和0.8883。籼型旱稻地方品种的平均等位基因数和平均基因多样性指数分别为6.4359和0.6227,而粳型旱稻地方品种分别为6.9744和0.5087。籼型旱稻地方品种各省份或地区间遗传一致性变异在0.4007—0.8959,平均为0.7168,而粳型旱稻地方品种各省份或地区间遗传一致性变异在0.5803—0.9581,平均为0.7643。【结论】籼型旱稻地方品种的基因多样性显著高于粳型旱稻地方品种;各省份或地区间粳型旱稻地方品种的遗传一致性高于籼型旱稻地方品种;各省份或地区粳型旱稻地方品种间遗传相似性与地理位置密切相关,而籼型旱稻地方品种间遗传相似性与地理位置未见相关。     

聚合抗褐飞虱基因bph20（t）和bph21（t）及抗稻瘟病基因Pi9水稻株系筛选

【目的】筛选聚合抗褐飞虱和抗稻瘟病基因水稻材料,为培育新型抗褐飞虱兼抗稻瘟病的水稻新种质提供参考。【方法】利用常规育种、分子标记辅助育种和抗病虫鉴定相结合的手段,将抗稻褐飞虱基因bph20（t）和bph21（t）以及广谱高抗稻瘟病基因Pi9聚合到优良保持系博ⅢB的遗传背景中。【结果】bph20（t）的分子标记RM540和BYL7、bph21（t）的分子标记RM5348和RM222未在稻褐飞虱抗、感亲本间扩增出特异条带,无明显的多态性,不能用于该育种群体抗褐飞虱基因bph20（t）和bph21（t）的检测。Pi9的显性分子标记pB8以及共显性分子标记PB9-1在稻瘟病抗、感亲本之间可扩增获得特异条带,具有多态性,可用于Pi9基因的检测。经抗虫鉴定并利用标记PB9-1对BC6F2群体的22株材料进行PCR扩增,含有Pi9基因杂合体的有10株,纯合体有6株,不含Pi9基因的有7株。用源自广西南宁田间感褐飞虱和稻瘟病菌株进行多次抗病虫鉴定,筛选获得一批抗褐飞虱材料,其中抗性与抗虫亲本BPH54相当的材料有6份,在这6份材料中含有Pi9基因且抗稻瘟病的材料有5份,对稻褐飞虱的抗性与供体亲本BPH54水平相当。【结论】通过常规育种、分子检测和抗虫鉴定相结合的办法,筛选获得5份聚合褐飞虱抗性基因（bph20和bph21）和抗稻瘟病基因Pi9的抗或高抗水稻中间材料,为选育新的双抗保持系和不育系提供种质材料。     

杂交水稻抗性育种策略探讨

文章介绍了水稻稻瘟病、白叶枯病、稻飞虱和螟虫等主要病虫害的抗性遗传和育种进展,探讨了当前广西杂交水稻病虫害抗性育种策略。抗稻瘟病育种强调新抗源的发掘、抗性基因的聚合及长期的病区自然诱发筛选;抗白叶枯病育种强调Xa23基因的利用;抗稻飞虱育种要利用bph14、bph15和bph18等新鉴定的抗性基因,后代选择以分子标记和抗性鉴定相结合;抗螟虫育种以转基因材料为供体,开展转基因抗虫水稻的杂交转育。     

水稻细菌性条斑病抗性微卫星(SSR)标记的筛选及其在标记辅助选择中的应用

为了标记辅助选择的需要,在利用RFLP和AFLP标记对控制水稻细菌性条斑病(简称细条病)的数量性状基因座(QTL)进行定位的基础上,进一步筛选了与3个效应较大的QTL连锁的SSR标记,并应用于把高抗细条病的品种Acc8558中的抗病基因导入到高感细条病的品种珍汕97B中的回交育种中.通过4次回交和1次自交,育成了5个遗传背景基本上与珍汕97B相同,导入了来自Acc8558的不同抗病区段的株系.本研究证明了将标记辅助选择技术应用于旨在改良单个数量性状的回交育种的可行性.这些抗病区段导入系为抗细条病QTL的精细定位以及研究不同QTL间的互作提供了条件.     

水稻三系不育系的分子设计改良与应用

稻瘟病和白叶枯病是为害我国水稻生产的主要病害。直链淀粉含量是水稻食味品质的重要指标。 利用与这些基因紧密连锁的分子标记对优良抗病和食味基因进行精准选择,培育优良水稻亲本,可有效提高 育种效率,缩短育种周期。通过分子设计育种策略和常规的杂交回交技术路线,分别将广谱稻瘟病抗性基因 Pi-1、Pi-2、白叶枯病抗性基因 Xa23 和低直链淀粉含量基因 Wxb 等一个或多个基因精准导入荣丰 B 中,结合基 因型鉴定和表型选择,最终育成抗稻瘟病的吉丰 A、安丰 A、粤禾 A 和兼抗稻瘟与白叶枯病的荣 3A 等 4 个不育 系通过技术鉴定。它们表现株型集散适中,分蘖力较强,不育性彻底稳定,柱头外露率高,异交结实率高,配 合力好。利用这些不育系与不同类型的恢复系配组,先后育成吉丰优 1002、吉优 5618、安丰优 5618、粤禾优 1002、荣 3 优 1002 等 18 个杂交稻组合通过国家或广东省品种审定,这些组合表现丰产稳产性好,后期熟色好, 抗病性强,已经在生产上大面积推广应用,为华南杂交稻的发展做出了重要贡献。