分子标记辅助选择Xa23基因改良杂交稻亲本的白叶枯病抗性

白叶枯病是世界上影响水稻产量最严重的病害之一,本研究利用携有目前已知的、抗谱最广和抗性最强的显性基因Xa23的水稻材料CBB23作为基因供体,以感白叶枯病的杂交水稻的3个骨干亲本培矮64S、明恢86和C418作为受体,采用杂交和复交,在分离群体中利用与Xa23紧密连锁的SSR标记RM206进行分子标记辅助选择。通过分子标记检测、田间抗性鉴定和农艺性状选择,BC3F3株系中获得Xa23基因纯合且农艺性状稳定的培矮64S、明恢86和C418。获得的恢复系或不育系及配制的杂交组合在田间对我国7个以及菲律宾P1和P6白叶枯病生理小种都具有抗性。     

水稻抗白叶枯病新基因Xa39分子标记有效性的评价

Xa39是一个对水稻白叶枯病具有广谱抗性的显性新基因,在水稻抗白叶枯病育种中具有良好的应用价值和前景。在前期研究中,我们将该基因定位在水稻第11染色体上。本研究利用携带Xa39基因的供体亲本FF329与受体亲本BT4、BT6、BT12、BT18杂交培育出4FL10、4FL14、4FL17、4FL21四个育种F2分离群体,结合人工接种抗病性鉴定,对3个与Xa39紧密连锁的分子标记进行分子标记辅助选择(MAS)有效性比较,筛选高效的PCR分子标记。结果表明,标记RM26985和RM206在上述4个群体中的MAS准确率分别达到95.81%和93.61%,同时使用两者其准确率达到95.59%,上述2个标记在水稻白叶枯病抗性改良育种中可以提高Xa39的选择效率。     

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.     

水稻抗白叶枯病基因Xa21转基因水稻及其杂交稻研究

用基因枪转基因技术将高抗白叶枯病的Xa21基因导入中国三系杂交稻恢复系(明恢63)和保持系(皖B)中，获得转基因水稻系，其中4个株系只含有Xa21基因，不含选择标记潮霉素抗性基因hph。筛选抗白叶枯病转基因纯合系，在田间种植6代，用PCR检测证明，Xa21基因能稳定遗传表达。用转基因水稻配制两系杂交稻，杂交组合F1含有Xa21基因     

采用SSR标记辅助选育具有Xa22(t)的云南高原粳稻新种质

以高原粳稻新品种滇粳优1号为轮回亲本,携带Xa22(t)基因的云南地方稻种扎昌龙为供体亲本,回交后代BC3F1290株和BC3F2290个株行为供试材料,采用与Xa22(t)紧密连锁标记RM224及其它11对SSR．标记进行辅助选择。290株BC3F1个体在RM224位点上杂合基因型个体的比率为21．04％;其它11对SSR．标记位点的轮回亲本纯合基因型个体比率平均为93．07％,但不同染色体标记位点上纯合基因型的比率不同。用云南高原粳稻上的白叶枯病优势菌株YH24对亲本、BC3F1单株和BC3F2株行接种鉴定,BC3F1中RM224位点上杂合基因型的61个植株表现为抗至中抗,RM224位点上滇粳优1号纯合基因型单株都表现为感病;由RM224位点杂合基因型BC3F1单株衍生的61个BC3F2代株行表现为抗、感分离。     

水稻抗白叶枯病基因Xa23的PCR分子标记定位及辅助选择

用Xa23的近等基因系CBB23及其感病轮回亲本JG30构建了包含2562个单株的F2作图群体.通过分析571个感病单株,找到2个新的与Xa23基因连锁的SSR标记RM187和RM206,它们与Xa23之间的遗传图距分别为7.1 cM和1.9 cM.通过筛选1200个RAPD引物,获得2个与Xa23基因连锁的RAPD标记RpdH5和RpdS1184,与Xa23之间的遗传图距分别为7.0 cM和7.6 cM     

水稻抗白叶枯病基因Xa23分子标记的优化和验证

本研究对抗稻白叶枯病基因Xa23的标记03STS1进行改良和优化,设计分子标记命名为M-Xa23。以72个水稻亲本以及含抗性基因Xa23的CBB23与感病恢复系金刚30杂交的F2代分离群体为材料,并用白叶枯病Ⅶ型菌接种,结合抗病表型和标记结果,分析了M-Xa23的特异性和标记选择的准确性。实验结果表明:M-Xa23在抗病品种CBB23中扩增出200bp的特性条带,在其它71个水稻亲本中扩增出346bp的条带。144株F2分离群体中,109株表现抗病,35株表现感病,与标记M-Xa23检测的F2群体的基因型完全吻合,结果证明标记M-Xa23特异性强,能准确用于抗病基因Xa23的辅助选择。     

利用分子标记辅助选择聚合Pi9(t)和Xa23基因

利用分子标记辅助选择将广谱高抗稻瘟病的Pi9(t)基因和全生育期高抗白叶枯病的Xa23基因聚合到同一优良株系中,获得了含双基因的优良株系L10～L13.用来自不同地区的20个稻瘟病小种和中国流行的7个白叶枯病小种及安徽白叶枯病小种对聚合株系进行接菌鉴定,结果显示:聚合Pi9(t)和Xa23基因的株系L10～L13同时抗稻瘟病和白叶枯病;与稻瘟病的供体亲本75-1-127相比,抗性水平相当,均达抗级(R)水平,且抗谱相同;与白叶枯病的供体CBB23相比,对白叶枯病的抗性时期一致,均表现为全生育期抗性,而且抗性水平和抗谱相似.通过田间农艺性状的筛选,获得的双基因聚合系具有较好的农艺性状,可直接应用于生产或作为抗性亲本.     

不同Xa21转基因杂交稻组合的大田试验与分析

在北京、四川和江苏等地对Xa21转基因杂交稻进行了大田释放实验. 分别对转基因纯合的3个恢复系明恢63-Xa21、盐恢559-Xa21和C418-Xa21与各种不育系配组的23个杂交组合进行了抗性和农艺性状分析. 在不同的杂合遗传背景下转基因Xa21稳定遗传和高效表达, 所有杂交组合均具有对白叶枯病的广谱抗性. 转基因恢复系配制的杂交组合与     

白叶枯病抗病基因Xa21与Xa23的聚合育种研究

由黄单胞细菌引起的水稻白叶枯病是水稻的三大病害之一,而广谱持久抗病品种的培育是控制该病害最经济有效的措施。本研究利用Xa21的优化功能标记与苗期白叶枯病抗病鉴定,将目前抗谱最广、抗性最强的两个位于同一染色体上的显性基因Xa21与Xa23聚合到杂交稻重要恢复系明恢86,从2138株F2分离后代里,最终得到9株Xa21及Xa23基因的聚合植株。本研究可为紧密连锁的基因聚合提供了新的思路。     

白叶枯病抗性基因Xa21、Xa4和Xa23的聚合及其效应分析

水稻白叶枯病（Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo）是由水稻黄单胞杆菌引起的细菌性病害，是世界水稻三大病害之一，常年给水稻生产造成不同程度的损失。水稻受害后，叶片枯萎，影响光合作用，千粒重降低，一般减产20%~30%^[1], 严重的可减产80%^[2], 甚至绝收^[3]。培育和种植抗病品种是从根本上控制白叶枯病的有效措施^[4~6]。但长期以来，我国利用的白叶枯病抗性具有专化性，抗性基因单一，加强了病菌的选择压，必然加速新的或原来处于劣势的病原菌小种变迁，使品种失去原有的抗性^[7]。Huang等（1997）曾将多个抗性基因聚合于同一个品种（系），提高了抗性，拓宽了抗谱，这是改良和延长品种抗性的一个有效措施^[8]。     

Pyramiding of Xa7 and Xa21 for the improvement of disease resistance to bacterial blight in hybrid rice

‘Minghui 63’ is a restorer line widely used in hybrid rice production in China for the last two decades. This line and its derived hybrids, including ‘Shanyou 63’, are susceptible to bacterial blight (BB), caused by Xanthomonas oryzae pv. oryzae (Xoo). To improve the bacterial blight resistance of hybrid rice, two resistance genes Xa21 and Xa7, have been introgressed into ‘Minghui 63’ by marker‐assisted selection and conventional backcrossing, respectively. The single resistance gene‐introgressed lines, Minghui 63 (Xa21) and Minghui 63 (Xa7) had higher levels of resistance to bacterial blight than their derived hybrids, Shanyou 63 (Xa21) or Shanyou 63 (Xa7). Both Xa21 and Xa7 showed incomplete dominance in the heterozygous background of rice hybrids by infection with GX325 and KS‐1‐21. The improved restorer lines, with the homozygous genotypes, Xa21Xa21 or Xa7Xa7, were more resistant than their hybrids with the heterozygous genotypes Xa21xa21 or Xa7xa7. To further enhance the bacterial blight resistance of ‘Minghui 63’ and its hybrids, Xa21 and Xa7 were pyramided into the same background using molecular marker‐aided selection. The restorer lines developed with the resistance genes Xa21 and Xa7, and their derived hybrids were evaluated for resistance after inoculation with 10 isolates of pathogens from China, Japan and the Philippines, and showed a higher level of resistance to BB than the restorer lines and derived hybrids having only one of the resistance genes. The pyramided double resistance lines and their derived hybrids have the same high level of resistance to BB. These results clearly indicate that pyramiding of dominant genes is a useful approach for improving BB resistance in hybrid rice.     

转Xa21基因杂交水稻选育和评价

通过基因枪转基因方法和双质粒共转化体系将Xa21基因转入优良恢复系明恢63,得到转基因系M12和M22,并进一步做田间试验、新品种选育和食用安全性评价。结果显示:M12和M22对中国的所有白叶枯病小种都表现出高度抗性,但与原受体品种明恢63相比,农艺性状上有许多变异,主要表现在:结实率、千粒重等农艺性状变差,与珍汕97A的配合力显著降低;但与温敏不育系(X07S、056S)配组的F1有较好的田间表现。通过多代回交和分子标记辅助选择,成功地将Xa21基因从M12株系转到保持系80-4B和不育系80-4A中,得到抗白叶枯病的皖21B和皖21A。并利用皖21A不育系选育出优良杂交组合抗优97(皖21A×R-18),该组合在两年区域试验和一年生产试验中产量表现突出,米质优良。对不同世代和不同遗传背景的转基因品系进行白叶枯病鉴定和Southern分析表明:Xa21基因都能稳定遗传和正常表达,连续16代的种植并没使其白叶枯病的抗性减弱或丧失,而且不论Xa21基因是纯合的还是杂合的都有相同的抗性表现。对大鼠和小鼠的饲喂试验表明:转基因大米实质上等同于非转基因大米,是安全无害的。     

利用分子标记辅助选择聚合水稻基因Xa21和Pi9(t)

通过有性杂交和田间多代选育，利用分子标记辅助选择和田间／温室抗性鉴定，将广谱高抗白叶枯病的Xa21，基因和高抗稻瘟病的Pi9(t)基因聚合到同一品系中，获得双基因纯合且农艺性状稳定的株系。用中国7个和安徽省流行白叶枯病病菌以及多个稻瘟病小种进行抗病性鉴定，结果表明：双抗基因系同时抗白叶枯病和稻瘟病，抗性级别为HR-R，抗谱与供体亲本一致，抗性水平基本相当。室内考种结果显示：双抗基因系间株高变异较大；单株有效穗比两亲本弱；结实率和千粒重明显优于Xa21，基因的供体M12，与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当。     

转Xa23基因水稻的白叶枯病抗性及其遗传分析

在分离克隆抗白叶枯病基因Xa23研究中获得大量转基因水稻材料。为了系统研究转Xa23基因水稻的抗病稳定性和遗传模式, 本文通过逐株进行抗白叶枯病接种鉴定、PCR和Southern blot分子检测, 对一批转Xa23基因水稻植株进行了T₀代到T₂代的跟踪分析。结果表明, Xa23基因的整合和表达, 使感病受体品种牡丹江8号获得抗病性。由于Xa23基因插入受体基因组的位点不同, 同是单拷贝插入的转基因T₀代抗病植株, 其抗病程度有明显差异。T₀代植株的抗病程度, 可以准确、稳定地遗传到T₁代和T₂代。单拷贝转基因植株分离群体的抗感植株分离比接近3∶1, 表明转Xa23基因遵循孟德尔单基因遗传模式。已获得2个纯合的单拷贝转基因抗病株系, 它们的抗病程度稍有差别, 将用于外源基因插入位置效应分析和杂交稻抗病育种。     

水稻抗白叶枯病基因Xa14的遗传定位

Xa14是一个高抗菲律宾白叶枯病生理小种5的显性基因,Taura等将它定位在水稻第4染色体长臂末端。本研究利用中国国家基因中心的水稻第4染色体测序结果,用SSR标记对Xa14进行遗传定位,为进一步用图位克隆法克隆该基因奠定基础。利用775株IRBB14/IR24 F₂中的145株高感群体,将基因Xa14限定在SSR标记HZR970-8和HZR988-1之间的区间,与两个分子标记的距离各为0.34 cM,并找到了在该群体中与基因共分离的HZR645-4、HZR669-2、HZR669-5和HZR669-7四个SSR标记。利用763株IRBB14/珍珠矮F₂中158株高感群体,将基因Xa14限定在分子标记HZR648-5与RM280之间的区段,找到了一个与基因紧密连锁的SSR标记HZR648-5,与基因的距离为1.90 cM。将两个F₂群体的定位结果进行整合,表明Xa14位于分子标记HZR970-8和HZR988-1之间的3个BAC克隆上,并与这两个标记紧密连锁。