水稻抗褐飞虱基因Bph3荧光分子标记的开发及应用

褐飞虱是严重威胁水稻生产的害虫之一。开发褐飞虱抗性基因的分子标记用于抗性分子育种是减小褐飞虱危害的有效途径。本研究根据抗褐飞虱基因Bph3序列与其等位基因序列差异,利用PARMS技术开发Bph3的共显性的荧光分子标记MM3T,并利用该标记对31份水稻亲本材料及52份BC2F2代杂交后代进行检测,验证分子标记的可靠性。结果表明,MM3T在包含有Bph3基因的水稻中均能检测到抗褐飞虱荧光信号,在无Bph3基因的水稻中均检测到感褐飞虱的荧光信号,为利用分子标记辅助选择提高水稻褐飞虱抗性提供了高效、快速、准确的检测方法。     

水稻抗褐飞虱基因Bph14分子标记开发及其育种应用

Bph14基因是第一个克隆的水稻抗褐飞虱主效基因,来自药用野生稻背景的B5品系。本研究通过比对Bph14基因在B5和参考基因组日本晴上核苷酸序列差异,开发了一个功能标记H14,在供体B5和7个受体亲本之间存在明显的多态性,能准确地区分含或者不含抗虫基因Bph14的基因型。利用H14标记对Bph14基因的分离群体进行基因型检测和接虫鉴定,根据标记检测结果与抗虫表型推算出标记的选择效率达95%以上。研究结果表明该标记准确可靠,可为应用水稻抗褐飞虱分子标记辅助育种提供科学依据。     

水稻抗褐飞虱基因的分子标记

水稻是亚洲国家近一半人的主食，病虫害是其产量的主要限制因子。褐飞虱是水稻的六大虫害之一，其危害主要是吸食稻株汁液，因其直接摄食和传播草丛短缩病病毒及高低短缩病(rugged stunt)病毒对水稻造成巨大的危害。寄主植株抗性是控制褐飞虱最有效的方法，因而抗虫性育种在水稻改良计划中占有重要地位。     

抗褐飞虱基因Bph14和Bph15杂交稻的分子标记辅助选育与抗性评价

为科学评价抗褐飞虱基因Bph14和Bph15在杂交稻抗性改良中的育种利用价值,本研究通过分子标记辅助选择,获得恢复系桂339的抗褐飞虱近等基因系,并观察近等基因系与不育系良丰A配组的表现。结果表明分子标记辅助选择能够提高Bph14和Bph15的育种改良利用效率。恢复系桂339的抗褐飞虱近等基因系及其与良丰A所配的杂交组合,在苗期鉴定中,只有带有双抗基因的等基因系达到中抗水平,平均抗性指数为4.30,其余近等基因系和相应的组合均感虫,平均抗性指数介于7.43和8.57之间,但在大田种植中与对照相比,除桂339(Bph14)外,均表现出明显的褐飞虱抗性,说明苗期人工接种鉴定与成株期田间抗性表现相结合可更加客观地评价抗褐飞虱基因Bph14和Bph15的遗传改良效应。     

应用分子标记辅助选育抗褐飞虱水稻恢复系

稻褐飞虱是中国长江中下游及南方各省稻区中稻晚熟品种及晚稻品种的主要害虫。培育抗性水稻新品种是防治稻褐飞虱最经济有效的方法。本试验采用分子标记辅助选择和田间接虫鉴定的方法,将Bph14和Bph15基因分别导入到自选恢复系赣恢2688、赣恢4864和中组14中,最终获得遗传稳定的改良恢复系R1、R2和R3。分子标记检测表明三个改良恢复系都携带纯合的抗褐飞虱基因Bph14和Bph15;人工接虫鉴定结果显示,三个改良恢复系R1、R2和R3皆高抗褐飞虱;改良恢复系与4个不育系配制的组合之间抗性存在差异;农艺性状分析显示,株高、穗长、单株有效穗数、每穗实粒数、千粒重、结实率以及单穗重共7个农艺性状与受体恢复系差异不显著。证明本研究已成功获得了抗褐飞虱的改良恢复系R1、R2和R3,为选育抗褐飞虱杂交稻提供了重要的育种材料。     

水稻抗稻瘟病基因Pita特异性分子标记开发及应用

Pita是一个对稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,通过对Pita抗病等位基因与感病等位基因编码区进行PCR扩增、测序与序列比对,在编码区的+2 001 bp即内含子中鉴定到一处特异性编码序列(抗、感病等位基因分别为GCC和CTAT),针对该目标位点,本研究利用两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法开发出一套鉴定该目标位点的共显性标记用于鉴定Pita等位基因类型,结果表明该标记特异性强、稳定、结果准确、耗时少、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或水稻资源中对Pita基因型鉴定、筛选的应用。     

水稻抗稻瘟病基因Piz-t特异性分子标记开发及应用

Piz-t是一个具有广谱稻瘟病抗性的基因,对于选育稻瘟病抗性品种具有重要的应用价值,但其所在位点多个不同的等位基因限制了对它的筛选及利用。本研究通过将Piz-t不同等位基因及其上下游测序,比对鉴定到一个Piz-t特异性SNP位点(Piz-t为A,其余均为G)。在两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法的基础上加以改进开发了一套鉴定该SNP的标记,利用该标记及待检测水稻品种基因组DNA进行PCR扩增,通过不同PCR产物条带大小将Piz-t与其它等位基因区分开。该方法简便快速、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或者水稻种质资源Piz-t基因型鉴定。     

水稻抗褐飞虱基因及其育种应用研究进展

褐飞虱是危害水稻生产最重要的害虫之一。遏制水稻褐飞虱为害的最安全、有效的措施既利用水稻自身的抗虫性。迄今为止,已经于栽培稻和野生稻中成功鉴定出30个水稻抗褐飞虱基因,其中26个主效抗性基因已被定位,显性基因Bph14已成功克隆,但仅少量主效抗性基因被育种家利用并培育出抗性品种。对褐飞虱的生物型和抗性机理、水稻抗褐飞虱的遗传基础及育种应用研究进行了综述,并就今后的抗性育种研究趋势展开了讨论。     

水稻抗褐飞虱基因及其利用现状研究

褐飞虱是危害水稻生产最重要的虫害之一.自20世纪70年代以来,国内外相继开展了水稻褐飞虱抗性基因的发掘工作.迄今已确认和报道的水稻抗褐飞虱基因共27个,其中16个为显性基因,11个为隐性基因,至少定位了19个褐飞虱主效抗性基因.针对目前水稻抗褐飞虱育种存在的问题,结合稻褐飞虱生物型、水稻品种的遗传背景及生态适应性,本文综述了水稻抗褐飞虱基因资源的鉴定、其分布特点以及水稻品种对褐飞虱的抗虫机制,简述了抗褐飞虱基因的育种利用现状,讨论了抗褐飞虱育种中存在的问题及其应用前景.     

分子标记辅助选择抗褐飞虱基因改良桂农占的BPH抗性

本研究通过分子标记辅助选择和连续回交的方法将来源于栽培稻的抗褐飞虱基因Bph3、来源于野生稻的抗褐飞虱基因Bph14和Bph15分别转入到华南高产水稻品种桂农占中,在BC3F3获得了含单个抗性基因的稳定株系和含Bph14和Bph15的稳定株系,其遗传背景与桂农占相似达95%以上。这些株系苗期对褐飞虱的抗性评价表明,在含单个抗性基因的株系中,含Bph3的株系抗性水平最高,含Bph14的最低,而含Bph14和Bph15的株系抗性水平高于含单个基因的株系。对农艺性状的调查发现,含抗性基因的株系与桂农占在抽穗期方面表现出显著差异。在单株产量方面,含抗褐飞虱基因的株系与桂农占没有显著差异。研究结果可为培育抗褐飞虱基因高产水稻品种提供材料。     

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。     

利用RFLP／AFLP构建水稻褐飞虱抗性基因Bph1的连锁图

褐飞虱(Nilaparvata lugens Stal)是水稻最严重的害虫之一。已有人探索和利用天然抗性系统解决水稻生产中的褐飞虱问题。到目前为止，在本地籼稻品种和两个野生近缘种澳洲野稻和药用野生稻中鉴定到至少12个褐飞虱抗性主基因。     

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。     

水稻褐飞虱抗性基因的初步定位

本文应用229对水稻SSR引物对来自野生稻的褐飞虱抗性基因进行定位,结果表明引物RM589和RM311在作图群体BC2F2中存在多态性.通过作图软件进行基因和分子标记位点的遗传连锁分析,褐飞虱抗性基因与引物RM589和RM311的遗传距离分别是9.8cM和11.9cM,并将其定位在第6染色体和第10染色体上.     

水稻褐飞虱防控策略

褐飞虱近年对水稻的为害愈来愈严重,为探讨新的防控策略,笔者从飞虱的主要越冬虫源地、成灾原因及综合防控等分析认为：（1）对中国水稻为害极重的褐飞虱,真正成灾的越冬虫源应主要来自16°N以南的地区,尤其是越南南部与泰国南部的湄公河三角洲区域。（2）水稻褐飞虱的成灾原因既与越战后东盟国家大力发展水稻等粮食作物种植,且在耕作制度上也相应地由高秆改矮秆、单季改双季甚至三季,密集程度和施肥程度有所提高有关,又与国内水稻品种多、生育期不一,在防控上不能统一行动,用药混杂和过量有关,还与全球气候变暖更利于飞虱的繁衍与迁移,以及杂交水稻可能更利于飞虱类的繁衍有关。因此,要彻底防控水稻褐飞虱的为害,要“防控前移”,到飞虱的发源地-湄公河三角洲区域去实施以生态治理为核心的综合防治技术,一方面帮助其提高水稻产量,改良水稻种植模式,压缩冬春稻种植面积;另一方面帮助其发展经济,构建世界热带水果与特种经济植物基地,同时组建大型粮食生产加工集团,以及开展褐飞虱防控国际间合作;对迁入代要及早治理,并且以县为单位组建植物保护公司,再利用飞虱对某些水稻品种特别嗜好性,构建飞虱诱集区,形成聚而歼之的主战场。     

水稻Ra基因的分子标记开发及应用

本研究通过对黑米(豫南黑籼糯)和紫叶白米(IR1552)Ra基因的测序,共找到了3个序列多态性位点。黑米的第10外显子存在2 bp缺失,紫叶白米的第2外显子(5'-UTR区)存在8 bp缺失,紫叶白米的第6内含子存在30 bp缺失。根据这3个多态性位点,分别设计了3对共显性分子标记Ra Marker1、Ra Marker2和Ra Marker3。将它们分别应用于黑米和白米重组自交系的筛选和验证,发现黑米的Ra基因型表现为Ra/Ra,白米的基因型表现为ra/ra,褐米的基因型表现为Ra/Ra或ra/ra。再加上该基因和黑米色素调控基因紧密连锁,因此这3个分子标记是黑色种皮的可靠标记,可进一步用于分子标记辅助育种的实践中。通过对Ra表达情况分析,发现该基因的2 bp缺失仅存在于黑米和褐米的c DNA中。通过实时定量PCR研究,发现该基因在黑米和褐米中存在一定的时空表达差异性。     

利用花药培养和分子标记选择相结合改良水稻稻瘟病和褐飞虱抗性

保持系川香29B是籼型三系细胞胞质雄性不育保持系,具有配合力高、米质优良、开花习性好且有香味等特点,本研究用我室在前期利用川香29B培育华1971B (Pi1/Pi2)的基础之上,再以华2048B (Bph14/Bph15/Ri1/Pi2)为Bph14、Bph15供体亲本,利用分子标记辅助选择和花药培养相结合的方法对川...     

我国抗褐飞虱杂交水稻研究取得重大突破

2011年8月15日,国际上首个红莲型抗褐飞虱三系不育系“珞红4A”在武汉通过鉴定。武汉大学朱英国院士团队抗褐飞虱杂交水稻研究取得重大突破。湖北省科技厅组织有关专家对珞红4A进行了田间考察,镜检了花粉育性。专家组一致认为,珞红4A不育系不育性能稳定,抗褐飞虱,开花习性好,制种、繁育产量高,配合力强。     

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。