分子标记在水稻抗稻瘟病育种中的应用

稻瘟病是水稻生产上的重要病害之一，抗病品种的选育和利用是防治该病的有效途径。本文主要综述了分子标记的特点及种类、稻瘟病抗性基因的标记定位以及分子标记辅助选择在抗稻瘟病育种中的应用。     

水稻抗稻瘟病基因Pi2特异分子标记的开发与应用

稻瘟病是水稻最严重的病害之一,利用抗病基因选育抗病品种可以安全有效地防治稻瘟病.分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)技术可实现快速精准地定向培育含抗稻瘟病基因的抗性品种,但针对不同遗传背景育种材料开发设计特异性的分子标记是MAS育种的重要基础.广谱抗稻瘟病基因Pi2已被证明高抗...     

水稻抗稻瘟病基因Pi-ta的分子标记辅助选择

利用已建立的水稻抗稻瘟病基因Pi-ta显性分子标记对30个品系和157个来自不同国家的一些水稻品种进行分子鉴定,并采用稻瘟病菌菌株ZN57（IC-17）和ZN61（IB-49）人工接种试验进行致病性测试。结果表明,大部分品系和少数水稻品种含抗病基因Pi-ta,且对稻瘟病菌菌株ZN57和ZN61表现抗病反应。除此之外,利用两对显性分子标记YL1     

分子标记选择水稻抗稻瘟病基因Pi40和Pib聚合体

培育多个抗病基因聚合的水稻品种是提高其抗病广谱性和持久性的有效途径之一。利用水稻抗稻瘟病基因Pi40、Pib的特异PCR标记,对含有Pi40、Pib的水稻品系复合杂交F250个植株进行检测,从中选择到Pi40、Pib双基因聚合的抗病植株28个,为持久、广谱抗病水稻育种奠定了基础。     

Pi9基因分子标记辅助选择改良水稻不育系丰源A的稻瘟病抗性

为改良水稻不育系丰源A的稻瘟病抗性,以籼稻品系75-1-127作为广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的供体亲本,先后以三系保持系丰源B和不育系丰源A为受体亲本,利用Pi9基因内共显性标记ClonDF_1R_1开展MAS连续回交育种。利用来自国内外不同稻区的33份稻瘟菌菌株进行温室内人工接种,分析丰源A、丰源B、75-1-127的抗菌谱,75-1-127的抗性频率为87.9%;而丰源A和丰源B的抗性频率均仅为33.3%。田间病圃抗性鉴定表明,75-1-127高抗苗瘟,而丰源B和丰源A高感苗瘟。结果表明,含有Pi9基因的75-1-127抗谱广、抗性水平高,在稻瘟病抗性育种中具有很大的应用前景;而丰源A和丰源B抗谱窄、抗性水平低,需要改良。根据Pi9基因序列信息开发了一个共显性分子标记ClonDF_1R_1,它从75-1-127基因组中扩增出一条320 bp的条带,而丰源B和丰源A基因组的扩增产物约450 bp。利用ClonDF_1R_1先后开展丰源B、丰源A稻瘟病抗性改良的MAS育种实践,获得了13个含Pi9纯合等位基因的改良抗病保持系丰源B-Pi9,以及11个含Pi9纯合等位基因的改良抗病不育系丰源A-Pi9。经过连续11 a的MAS回交育种实践,育成1个高抗稻瘟病、不育性稳定、柱头外露率高、农艺性状和产量性状优良的新三系不育系丰源A-Pi9-5,实现了丰源A和丰源B稻瘟病抗性的定向改良,为三系杂交水稻育种应用创制了新的亲本材料。     

分子标记辅助选育水稻抗白叶枯病和稻瘟病多基因聚合恢复系

利用分子标记辅助选择和田间鉴定选择相结合的方法, 将三黄占2号的抗稻瘟病主基因Pi-GD-1(t)、Pi-GD-2(t)和主效QTL GLP8-6(t) (分别简称G1、G2和G8)及抗白叶枯病基因Xa23导入到明恢86、蜀恢527和浙恢7954等3个骨干中籼恢复系, 通过复交进行基因聚合, 获得5个带有抗稻瘟病兼抗白叶枯病的双基因或多基因聚合系明恢86-G1-G2-Xa23、蜀恢527-G2-Xa23、明浙-G2-G8-Xa23-1、明浙-G2-G8-Xa23-2和明浙-G1-G2-G8-Xa23。以上5个抗病基因聚合改良系对稻瘟病的抗谱与抗源品种相仿或更宽, 改良系和与不育系II-32A配制的测交种对白叶枯病菌的抗谱与供体亲本IRBB23一致, 测交种在不接种白叶枯病菌条件下的产量和结实率与原来的恢复系及相应杂交种相仿, 但在接种条件下带有Xa23基因的恢复系及测交种的结实率、千粒重和产量明显优于原来的恢复系及相应杂交种。研究表明, 抗稻瘟病基因和抗白叶枯基因Xa23在不同恢复系背景下的抗性表达完全, 对恢复系稻瘟病以及白叶枯病改良的效果明显。对分子标记复交改良恢复系的抗病性进行了讨论。     

水稻抗稻瘟病Pigm(t)基因的分子标记辅助选择与利用

旨在快速改良武运粳29196的稻瘟病抗性。采用定向回交育种策略,运用分子标记辅助选择技术和花药培养技术,快速改良武运粳29196的稻瘟病抗性。以籼稻品种谷梅4号为稻瘟病抗性基因Pigm(t)的供体,以高产易感稻瘟病的品系武运粳29196为受体,在连续回交和自交过程中,利用与Pigm(t)紧密连锁的In Dels标记S95477和S29742进行分子标记辅助选择。在BC2F1世代,进行花药培养,获得185个双单倍体群体(DH群体),从中筛选出82个含有Pigm(t)基因的改良株系。在经过对农艺性状、稻瘟病抗性的系统鉴定与稻米品质性状测定后,发现改良株系DH036和DH158的综合性状与武运粳29196已十分相近,且稻米品质有所提升,保持了武运粳29196丰产性的同时,稻瘟病抗性有了明显的提高。利用定向回交、花药培养和分子标记辅助选择相结合的技术体系,可明显提高稻瘟病抗性改良的预见性和准确性,缩短育种年限、加快育种进程。新育成的武运粳29196抗性改良系,为稻瘟病抗性育种提供了重要的遗传资源。     

稻瘟病抗性基因Pi25特异性CAPS标记的开发与验证

为在水稻育种中快速与高效利用稻瘟病抗性基因Pi25, 本文利用该基因不同等位基因编码区序列差异开发了4套CAPS标记(CAP1/Hinc II、CAP3/Bgl II、CAP3/Nde I和CAP3/Hpy 99I), 并利用169份稻种资源、98个重组自交系(RIL)以及217个水稻转基因后代, 对4套标记的准确性和选择效果进行了验证。结果表明, 4套标记均能准确地检测Pi25/pi25座位。其中, 标记CAP1/Hinc II和CAP3/Hpy 99I特异性识别并酶切显性等位基因, 而标记CAP3/Bgl II和CAP3/Nde I特异性识别并酶切隐性等位基因。利用稻瘟病菌株JS001-20接种RIL与转基因材料, 抗性表现与标记检测的结果完全一致, 表明该CAPS标记准确可靠。分析稻种资源后发现, Pi25基因频率较低(1.2%), 说明该基因在我国水稻稻瘟病抗性育种中还没有被充分利用。本文的研究结果特别是开发的2对识别并酶切显性等位基因的CAPS标记可用于分子标记辅助选择, 改良我国早籼稻的稻瘟病抗性。     

分子标记辅助选育聚合抗稻瘟病基因Pi5及Pita的水稻新品系

稻瘟病是对水稻生产具有严重威胁的真菌病害,选育并推广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.本研究以携带不同抗稻瘟病基因的'吉粳105'(Pita)和'T639'(Pi5)为亲本杂交衍生的后代群体为试材,利用分子标记辅助育种技术,筛选到3个聚合抗稻瘟病基因Pita.和Pi5的后代.并以其中一个株系'...     

利用与抗稻瘟病基因Pi1连锁的MRG4766标记鉴定173份云南地方稻种

稻瘟病是世界上危害最严重的水稻病害之一,鉴定与发掘抗稻瘟病种质资源是抗稻瘟病育种的重要基础工作。本研究利用与抗稻瘟病基因Pi1连锁的SSR引物MRG4766对173份云南地方稻种抗性基因Pi1进行了检测,并选择其中30个材料进行了人工接种验证。结果表明,人工接种验证与分子鉴定结果完全相符,说明SSR引物MRG4766用于鉴定抗稻瘟病基因Pi1是可行的。分子标记检测表明,供试的173份材料中有64份含有抗稻瘟病基因Pi1,占36.99%;其中102份籼稻中有33份含有该基因,占32.35%,而71份粳稻中有31份含有该基因,占43.66%,粳稻含有抗稻瘟病基因Pi1的比例比籼稻要高。检测到含有Pi1基因的种质材料分布在云南省11个州市29个县(市),分布范围较为广泛。南部边缘水陆稻区分布频率为41.03%,滇南单双季籼稻区分布频率为32.69%,滇中一季粳稻籼稻区分布频率为35.29%、滇东北高原粳稻区为35.29%、滇西北高原粳稻区33.33%。     

SSR对黑龙江省主栽水稻品种抗瘟基因Pi-1的检测分析

应用水稻稻瘟病抗性基因Pi-1紧密连锁的3个微卫星标记RM144、RM224和MRG4766对黑龙江省49主栽水稻品种(系)进行抗瘟基因Pi-1检测分析。结果表明,用3个与抗瘟基因Pi-1紧密连锁的SSR标记同时对抗瘟基因Pi-1有检测是非常有效的途径,检测到富士光等14个水稻品种(系)含有Pi-1抗瘟基因,明确了该基因在黑龙江省水稻品种(系)中的分布情况,为分子育种、合理搭配种植品种等提供了理论依据。     

广谱稻瘟病抗性基因Pigm和Pi2的抗谱差异及与Pi1的互作效应

Pigm是Pi2基因簇的等位或紧密连锁基因。本研究构建了4个不同遗传背景下Pigm和Pi2的系列近等基因系,204个菌株苗期接种结果显示其抗性频率均超过70%,但Pigm和Pi2的抗谱重叠度仅为54.4%~65.7%,聚合Pi1/Pigm和Pi1/Pi2杂种的抗性频率均超过90%。穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定表现与苗期接种一致的发病趋势。农艺性状调查结果显示获得的近等基因系与其轮回亲本基本相似,存在较少的累赘连锁。表明Pigm是一个与Pi2抗谱差异明显的广谱抗性基因,对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。     

一个与水稻直立穗基因qPE9-1关联的InDel标记的设计与验证

水稻穗型是重要的农艺性状,也是水稻高产的重要决定因素之一。本研究根据水稻弯曲穗品种与直立穗品种在直立穗基因qpe9-1第5外显子处存在的核苷酸差异设计了1对插入-缺失标记(Insert/Delection),InDel-E5。利用该功能标记对24份水稻品种资源材料及直立穗分离群体F2进行标记基因型分析,研究结果表明,直立穗品种均表现为缺失带型,弯曲穗品种均表现为非缺失带型,F2群体中杂合带型和非缺失带型均为弯曲穗,而缺失带型均为直立穗,说明利用该标记可以快速、准确的鉴定出直立穗品种和单株。     

利用分子标记辅助选择改良培矮64S的稻瘟病抗性

培矮64S是广泛应用于我国两系杂交水稻的光温敏核不育系,但稻瘟病抗性较差,高感叶瘟和穗颈瘟。本研究通过分子标记辅助选择的方法将稻瘟病抗性基因Pi-1、Pi-2从供体BL6中回交聚合到培矮64S中,并筛选得到的10株改良株系。改良株系对稻瘟病叶瘟和穗颈瘟的抗性明显增强。其中1752S-1,1752S-2,1783S和1789S花粉育性整体表现良好,在长日低温条件下的花粉不育率均达到99.5%以上,且与对照培矮64S在0.05水平没有显著差异。另外,1752S在各农艺性状的综合考察上呈现出明显优势,尤其是产量相关性状优势明显。     

利用基因沉默技术创造抗稻瘟病水稻资源

水稻稻瘟病是最具毁灭性的病害之一,严重地影响水稻的高产和稳产。在病原菌侵染水稻时,附着胞的形成对稻瘟病菌的致病性起着关键作用。研究证实一种P型ATP酶（ P-ATPase）参与了附着胞的形成。在病原菌与寄主的互作过程中,寄主的一些小分子物质可以进入病原菌中,达到抗病原菌侵染的目的。以稻瘟菌致病关键的P-AT-Pase基因MgAPT2第一外显子上特异性好的232 bp的区域作为干扰片段,正反向插入干扰载体中,通过农杆菌介导,转化到感稻瘟病水稻品种日本晴中,通过苗期稻瘟病接种鉴定和MgAPT2基因的表达检测,结果表明：转基因植株稻瘟病抗性得到增强且稻瘟病菌MgAPT2基因的表达量下降,为水稻抗稻瘟病种质资源的创新提供了新思路。     

利用Pi-1基因邻近SSR标记鉴定稻瘟病抗性

Pi-1是具有广谱抗性的水稻显性主效抗稻瘟病基因,位于水稻11号染色体末端。本研究选择靠近此处的SSR标记15对,用含有Pi-1基因的Lac23与不含Pi-1基因恢复力强的N优69-1进行检测。检测出有差异条带5对引物,分别为RM224、RM254、RM2136、RM6094和RM6293。另外,以N优69-1为母本,以LAC23为父本进行杂交至F8代群体,利用上述差异分子标记,在F8趋亲单株中选择与Lac23标记一致的单株,与田间稻瘟病鉴定结果相比较。结果显示,RM6293对含有Pi-1基因材料的选育有较大的准确度,其次为RM254RM224RM2136RM6094。本实验与其它研究不同的是采用了F8代群体,认为多次自交重组后的遗传稳定株系才可能得到稳定的标记。     

水稻苗期耐低温基因COLD1新功能标记的设计与验证

籼稻和粳稻在苗期耐低温基因COLD1的第4外显子存在1个功能性单碱基变异SNP2,粳型COLD1 ^Jap等位基因低温耐受性表现更强,具有重要的育种利用价值。通过籼粳杂交,可将粳型COLD1 ^Jap等位基因导入籼稻品种,提高其低温耐受力。为提高COLD1基因的选择效率,根据粳型COLD1 ^Jap与籼型COLD1 ^Ind基因存在的单核苷酸差异,结合扩增受阻突变体系PCR的技术原理设计功能标记。应用5个籼稻品种、5个粳稻品种、1个籼粳杂交F₁个体以及1个籼粳杂交F₂群体对功能标记进行检测验证。结果表明,所设计的功能标记可准确区分纯合粳型COLD1 ^Jap、纯合籼型COLD1 ^Ind和杂合基因型,其扩增带型与基因型完全一致,是一种鉴定COLD1基因的有效方法。该标记弥补了前人设计的衍生型酶切扩增多态性序列功能标记费用昂贵、操作复杂及费工费时等不足,可广泛应用于水稻COLD1基因的资源鉴定和分子标记辅助选择育种。