长江下游粳稻稻瘟病广谱抗性基因组合模式分析

【目的】基因聚合是实现水稻稻瘟病广谱抗性的有效途径之一。通过构建粳稻背景下不同双基因聚合系,利用长江下游粳型稻瘟病菌（Magnaporthe oryzea）菌株评价其抗性效应并解析其抗性效应产生的构成因子,为长江下游粳稻抗稻瘟病育种提供广谱抗性基因组合模式和种质资源。【方法】以粳稻07GY31为背景的Piz基因座不同复等位基因（Pigm、Pi40、Pi9、Pi2、Pizt和Piz）单基因系为核心,利用不完全NCII交配设计,分别与其他广谱抗性基因（Pi1、Pi54和Pi33）单基因系杂交,经分子标记辅助选择和农艺性状筛选,共构建18种不同基因组合的双基因聚合系。2019年利用长江下游粳稻种植区采集、分离的109个稻瘟病代表性菌株进行苗瘟、穗瘟人工接种鉴定及不同病圃的自然诱发鉴定,评价不同双基因聚合系的抗性效应,并分析双基因聚合系抗性效应的构成因子。【结果】Genotyping by sequencing（GBS）分析表明所构建的双基因聚合系均具有较高的背景恢复率,分布于97.08%（PPL^Piz/Pi33）—99.08%（PPL^Pigm/Pi1）。表明除了目标基因区域不同外,所有双基因聚合系的遗传背景几乎完全与受体亲本07GY31一致。同时人工接菌鉴定表明绝大部分双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性水平都优于单基因系。其中苗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi9/Pi33、PPL^Pi9/Pi54、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pi9/Pi1, 而穗瘟抗性效应较好的聚合系分别为PPL^Pigm/Pi1、PPL^Pigm/Pi54、PPL^Pigm/Pi33、PPL^Pi40/Pi33、PPL^Pi40/Pi54、PPL^Pi40/Pi1、PPL^Pizt/Pi33。不同抗性基因聚合后产生不同的效应,其中互补效应高且能有效表达是提高双基因聚合系苗瘟和穗瘟抗性的关键因子。双基因聚合系PPL^{Pigm / Pi1}、PPL^{Pigm / Pi54}和PPL^{Pigm / Pi33}在苗瘟和穗瘟的人工接种,以及在不同病圃的自然诱发鉴定中均表现稳定的广谱抗性,同时,农艺性状调查结果也表明这3个双基因聚合系的基本农艺性状与轮回亲本07GY31基本一致,因此,基因组合Pigm/Pi1、Pigm/Pi54和Pigm/Pi33是适于长江下游粳稻的广谱抗性基因组合模式。【结论】抗性基因的组合方式影响聚合系的抗性水平,互补效应高且能有效表达是粳型双基因聚合系抗性效应提高的关键因子。本研究构建的双基因聚合系及其抗性效应分析为长江下游广谱稻瘟病抗性粳稻品种的精准培育提供了种质资源和理论支撑。     

聚合稻瘟病抗性基因Pizt和Pib培育江苏粳稻稻瘟病抗性新品种

稻瘟病是对水稻生产具严重威胁的真菌病害,培育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.以优质、高产、感稻瘟病的中间材料L0为受体亲本,与携带Pizt和Pib基因的粳稻品种武运粳21号杂交,经分子标记及系谱选择、抗性鉴定和农艺性状鉴定,获得6个不同类型的稳定株系.苗瘟及穗瘟抗性鉴定表明,含不同基因组合的抗性效应存在显著差异,其中携带Pizt/Pib的L5株系抗性频率与武运粳21号相当,显著高于仅携带Pizt或Pib的株系.将L5株系参加江苏省中熟中粳淮南迟播组中间试验,最后审定定名为扬粳3491.该结果表明利用粳稻中广泛分布的广谱抗病基因Pizt,再聚合其他染色体位点的抗性基因,可有效地提高江苏粳稻品种的稻瘟病抗性.这一研究还表明利用分子标记选择可快速实现多个抗病基因的聚合,有效缩短水稻抗病育种进程.     

播期和栽插密度对水稻扬粳805产量与品质的影响

以优质高产水稻品种扬粳805为材料,设置3个播期(S1.5月10日,S2.5月25日,S3.6月4日)和3种密度(37.5万穴·hm-2,D1.每穴1苗,D2.每穴2苗,D3.每穴3苗)处理,研究播期和栽插密度对其产量和品质的影响。结果表明:随着播期的推迟,产量先增加后下降,S2处理产量最高,达到10.33t·hm-2;随着栽插密度的增加,产量先增加后下降,D2处理产量最高,达到10.18t·hm-2。随着播期的推迟,整精米率下降,垩白率和垩白度先下降后上升,胶稠度增加,淀粉黏滞特性以S2处理最优。随着栽插密度的增加,整精米率、垩白率和垩白度先上升后下降,加工品质D2最优,淀粉黏滞特性以D3处理最优。综合播期和栽插密度2个方面因素,扬粳805在5月25日播种、每穴2苗的栽培条件下,水稻产量与品质协同提高。     

以标记辅助选择改良江苏主栽粳稻品种“淮稻5号”黑条矮缩病抗性

水稻黑条矮缩病是由灰飞虱传播的一种病毒病,最近在江苏、浙江等省暴发给水稻生产造成严重威胁。本研究在前期对水稻黑条矮缩病抗性基因初步定位的基础上,针对第6染色体短臂上紧密连锁的两个抗性QTL,以抗性亲本“明恢63”为供体,感病亲本“淮稻5号”为轮回亲本,通过标记辅助选择,构建了携带目标抗性QTL的系列近等基因系。自然接种和人工接种鉴定表明新培育的近等基因系其发病率较对照轮回亲本下降25%左右,抗性得到显著改良。农艺性状调查结果显示大多数近等基因系其生育期、株高及产量构成性状等与轮回亲本相似,表明目标区段存在较少的累赘连锁。此外,对有关如何实现目标QTL的精细定位,以及利用标记辅助选择聚合多个抗性QTL培育抗病品种的策略也进行了探讨。     

超级稻扬粳4227机插秧壮秧培育技术

应用高吸水种衣剂种子包衣,研究其在扬粳4227机插秧上的应用效果,分析不同药种比种子包衣处理对水稻秧苗出苗率、成苗率、秧苗素质及秧苗根系形态特性的影响,结果表明,适宜药种比包衣(1∶30)处理出苗率、成苗率分别比不包衣处理高出3.93个百分点和7.35个百分点;且壮秧率大幅度提高,秧苗素质明显增强;同时还起到了适当增强秧龄弹性,延长适栽期的效果。     

水稻光温敏核不育系扬籼1S的异交特性

广占63 - 4S与扬稻6号(9311)杂交配组,F1种子经60Co -γ辐射诱变,从F3中选不育株割蔸再生,通过自然气候条件和人工低温对育性的加压选择,经过6年12代的定向培育,于2007年育成具有不育起点温度低、株型理想、优质、配合力强的光温敏核不育系扬籼1S,2010年通过江苏省农作物品种审定委员会审定.对扬籼1S异交特性研究表明,见穗3～4d后进入盛花期,表现为开花集中,日开花高峰为08:30-10:30,午前花率达93.0％,开颖历期较长;柱头总外露率为79.7％,其中单边外露率为39.4％,双边外露率为40.3％;柱头活力当天达53.6％,但持续性不强.对赤霉素非常敏感,解除包颈的最佳用量为75～ 150g/hm2.扬籼1S与不同类型父本制种的异交结实潜力有差异.     

一个水稻卷叶基因rl(t)的精细定位

 叶片适度卷曲是水稻理想株型塑造的重要组成部分。卷叶基因rl(t)在杂合状态下可使叶片适度卷曲,增加水稻产量,具有较高的育种利用价值。以卷叶珍汕97B\[携带rl(t)基因\]与平展叶品种奇妙香（轮回亲本）杂交并回交的BC5F3和BC5F4为定位群体,在前人关于rl(t)的定位区间内设计了15对多态性分子标记,将rl(t)精细定位于第2染色体上分子标记P95053和P113.6之间的11 kb范围内,遗传间距约0.04 cM。区间内只包含1个释义基因,预测编码GL2类同源异型结构域,属于同源异型盒家族中的HD GL2类（也称为HD ZIP Ⅳ）转录因子。卷叶基因rl(t)的精细定位为克隆目标基因和研究其调控机理奠定了基础。     

水稻高吸水种衣剂旱育保姆应用技术

高吸水种衣剂旱育保姆是水稻育秧的新型种衣剂,可有效解决常规旱育秧病害重、死苗多、根量小和塑盘育秧秧龄弹性小、秧苗素质差的技术难点,是适应我国不同稻区和不同茬口的水稻育秧高效物化技术产品。在试验研究的基础上,提出了其在水稻育秧中的应用范围、技术优势、原理及使用技术要点。     

扬稻6号差异表达基因与杂种优势关系分析

为探讨扬稻6号的杂种优势分子机理,以扬稻6号、特膏和明恢63配制的强、中、弱优势组合及其亲本为材料,利用DD-PCR技术。分析剑叶和幼穗的基因差异表达类型与主要农艺性状的杂种表现及杂种优势的关系。结果表明：千粒重与剑叶的DMP2（F1和父本表达的条带）和幼穗的UNP1（母本特异表达的条带）、UMONO（F1和双亲都沉默的条带）呈显著正相关,而与幼穗的UNF1（F1特异表达的条带）和MONO（F1和双亲都表达的条带）呈显著负相关。在超亲优势方面千粒重与幼穗的UNF1呈显著负相关。推测杂种优势可能受父本基因型影响较大。此外,分别克隆强、弱优势F1闻差异表达的条带,反Southem鉴定出40个差异表达基因。涉及光合作用、生物运输、逆境应答、转录调控、信号转导、糖代谢、氨基酸代谢等。