优质高产抗病性状近等基因导入系的构建

本文报道参与全球分子育种计划的部分工作,用华南广东双季稻生态区的重要核心种质丰矮占1号、粤香占构建华南急需的优质抗病近等基因系的相关研究。华南地区尤其广东由于经济比较发达,人们很早就注重优质水稻品种的培育,但华南区高温高湿的生态条件,病害发生比较严重,因此,利用世界各地的广泛资源为供体,以当地重要的核心材料为受体,构建优质抗性的近等基因导入系,对水稻育种和相关应用基础研究十分必要。     

利用近等基因系定量评价穗稻瘟病田间抗性基因的预防效果

为了从数量上评价衍生于籼稻品种Modan并授予水稻穗瘟病田问抗性的Pb1基因的预防效果，用两年时间在两个试验点的水田中进行了稻瘟病抗性试验；试验所用的3种近等基因系是从大约2000个重组自交系中选出的，而这些重组自交系则又是通过日本水稻品种黄金晴（对稻瘟病敏感，不含Pb1基因）与月之光（抗稻瘟病，含有Pb1基因）杂交而育成的。     

水稻抗白背飞虱近等基因系的构建及其抗性表现

将Rathu Heenati(PHT)的抗白背飞虱基因导入感虫早籼品种浙辐802，经过多次抗性筛选和感虫亲本回交，构建与浙辐802成对的近等基因系材料“浙抗”，并进一步进行了RAPD检测和对白背飞虱抗性反应的测定。结果表明：⑴RAPD标记S30仅与RHT和浙抗的DNA扩增出一条特异带；⑵白背飞虱田间数量调查、苗期群体和单株鉴定结果均表明“浙抗”的抗性与RHT相近，与浙辐802和TN1有着显著的差异。上述结果证明构建的这对抗白背飞虱等等基因系是成功的。⑶     

CO39近等基因系抗稻瘟病性分析

利用14个稻瘟病菌菌株在温室分别接种和在自然病圃两个年度对CO39近等基因系进行鉴定.结果表明,这套近等单基因系和近等多基因系具很好的鉴别能力.抗病基因Pi-3提供抗病性的时间较长,病斑数较少,并且与其他基因组合而成的累加系也能高抗稻瘟病.     

赣香B近等基因导入系构建与目标性状筛选

野生稻在长期的自然选择过程中,形成了丰富的变异类型,对环境有较强的适应性,蕴藏着大量的优良基因。高效发掘野生稻的有利基因是实现水稻育种突破的前提。利用11个不同地方来源的野生稻为供体,以江西省农科院水稻所育成的优良三系保持系赣香B为受体,通过杂交和大量回交,构建了892份具有不同野生稻遗传背景的近等基因导入系。从表型性状观察,各导入系间性状差异显著,主要表现在生育期、株高、分蘖力、穗形、粒形和芒等方面。利用该导入系,在持续干旱和35℃以上的高温条件下,在低氮水平和稻瘟病重发区,在淹水和喷施草苷膦除草剂等胁迫条件下大规模筛选,初步筛选到一批抗旱、耐高温、耐低氮、抗稻瘟病、苗期耐淹和抗除草剂的材料。利用这批优良材料,通过下一步的性状聚合育种,能够进一步改良保持系赣香B的抗逆性、耐低氮能力以及抗病性等,为实现绿色超级稻育种目标奠定了基础。从大规模构建的导入系筛选试验结果来看,能够在野生稻供体的后代中筛选到大部分目标性状,这表明野生稻存在许多有利基因。     

丰矮占1号产量近等基因导入系农艺性状研究

以丰矮占1号为轮回亲本,选用全球水稻分子育种计划的10份核心种质为非轮回亲本,经3次回交,再3-4次自交,构建了513份丰矮占1号产量性状近等基因导入系。对丰矮占1号近等基因导入系农艺性状研究表明：所有组合理论产量与有效穗数呈极显著正相关,印证了青六矮1号-丰青矮-丰矮占1号-丰八占衍生系统对产量的选择必须加强穗数型选择的结论。     

丽江新团黑谷近等基因系抗稻瘟病分析

利用31个稻瘟病菌株对由国际水稻研究所育成以不具有主效抗性基因的丽江新团黑谷为轮回亲本的一套单基因近等基因系和8个抗性基因组合进行接种鉴定，结果表明，不同抗性基因的抗谱存在显著差异，其中IRBLZ-Fu(Pi-z)、IRBLZ5-CA(Pi-z-5)、IRBLZt-T(Pi-z-t)、IRBL9-W(Pi-9(t))的抗性频率分别为93%、97％、90％和96％，可初步认为Pi-z、 Pi-z-5、 Pi-z-t、Pi-9(t)为广谱抗性基因；不同抗性基因组合的抗谱均较其亲本宽，主要表现为抗性基因间的互补效应和积加效应，本研究为基因聚合培育广谱持久的抗性品种提供了理论依据。     

基因聚合对水稻稻瘟病的抗性影响

水稻稻瘟病是世界上广泛发生的水稻真菌性病害之一。本研究利用100个稻瘟病菌株对以C039为背景且带有单个基因和多个基因聚合的近等基因系进行接种分析，结果表明，Pil和Pi2属两个广谱高抗稻瘟病基因，两基因可在我国南方稻区加以合理利用。基因聚合后抗谱增宽、抗性加强，说明基因聚合是培育稻瘟病持久抗性品种的有效方法。     

携有不同主效白叶枯病抗性单基因的3个粳稻近等基因系的选育

自１９８６至１９９３年，我们选育了第一批携有抗水稻白叶枯病主效基因，Ｘａ－３、Ｘａ－４和Ｘａ－１２的３个粳稻近等基因系：ＣＢＢ３、ＣＢＢ４和ＣＢＢ１２（暂名）。以１个感病并具有改良株型的粳稻品种沈农１０３３为轮回亲本，通过回交、自交直至ＢＣ５Ｆ５代。各世代经抗性测定和株型选择，直至各系的抗性稳定和农艺性状趋于一致。进行了３个近等基因系与其供体基因的抗性反应型比较、农艺性状考查及抗性遗传分析。通过育     

4个抗黄萎病海岛棉染色体片段导入系黄萎病抗性配合力分析

以海岛棉7124抗黄萎病染色体片段导入系CSIL-035、CSIL-096、CSIL-108和CSIL-155为父本,新陆早33号、新陆早40号、新陆早42号、新陆早45号为母本,采用不完全双列杂交法配制16个组合,进行海岛棉染色体片段导入系黄萎病抗性配合力研究。研究结果表明,导入系CSIL-035、CSIL-096、CSIL-108和CSIL-155的发病率、病情指数、相对病指均具有较高的负向一般配合力(General combining ability,GCA)效应,均达到了显著水平。新陆早33号分别与导入系CSIL-035、CSIL-096、CSIL-108和CSIL-155配置的组合,其发病率、病情指数、相对病指特殊配合力(Specialcombiningability,SCA)效应为负值,均达到了显著或极显著水平。组合新陆早40号×CSIL-035和新陆早42号×CSIL-155的病情指数、相对病指SCA效应为负值,对黄萎病的抗性具有正向的促进作用。     

水稻抗纹枯病导入系的构建及抗病位点的初步定位

以我国目前生产中广泛应用的杂交稻恢复系蜀恢527和明恢86为轮回亲本, 以江西丝苗为供体亲本配制BC₂F₂混合群体。通过逐代人工接种筛选, 获得49个BC₂F₄抗病导入系。对抗病选择导入系进行基因型分析, 利用基于遗传搭车原理的卡方检验对等位基因导入频率的偏离进行检测, 共检测到12个显著位点, 2个群体定位的QTL各有1个在以往不同群体中也能被检测到。主要农艺性状分析表明, 非接种条件下, 选择导入系群体的抽穗期、株高和千粒重等与轮回亲本无显著差异;在接种的条件下, 在2个试验地点中, 分别有6个和2个蜀恢527和明恢86背景的株系抗病性显著高于轮回亲本, 产量与轮回亲本无显著差异。上述结果为水稻抗纹枯病分子育种提供了有用的信息和中间材料。     

转Cry1Ab基因玉米自交系的产量性状配合力

本研究采用6份转Cry1Ab抗虫基因玉米自交系与5份常规玉米自交系为试验材料,利用NCⅡ设计,共组配30个杂交组合,对其穗行数、行粒数、穗重、穗长、穗粗5个穗部性状和小区产量进行方差分析和配合力估算,以鉴定这6个转Cry1Ab基因玉米自交系的育种利用潜力。结果表明,5个穗部性状和小区产量在30个组合间差异均达到极显著水平,小区产量与行粒数、穗重、穗长和穗粗均呈现极显著性正相关,其中小区产量与穗重的相关系数最高;转基因系6的产量一般配合力效应值最高为11.717,其次为转基因系1,效应值为2.946,其他4个系的效应值都为负值;转基因系6产量一般配合力与转基因系1、2、3、4、5有着极显著差异。在30个组合中,M03×转基因系5的特殊配合力效应值最高为25.808 2,其次为PH6WC×转基因系1,效应值为22.221 4;PH6WC×转基因系1的小区产量最高为635.873 kg/667 m^2,其次为M03×转基因系5,产量为593.625 kg/667 m^2。     

小麦抗叶锈基因Lr24、Lr35的STS、SCAR标记在近等基因系(NILs)上的特异性验证

用一套分别含有不同抗叶锈基因的53个以Thatcher为遗传背景的近等基因系（near-isogeniclines,NILs）对已报道的分别与抗叶锈基因Lr24和Lr35连锁的STS、SCAR进行特异性验证。结果对于与Lr24连锁的STS标记,在53个NILs中只在TcLr24亲本中扩增出片段大小与报道相同的310bp的条带,在TcLr35中也扩增出了一条片段,但片段大小不同于310bp约为270bp。对于与Lr35连锁的SCAR标记,只在TcLr35亲本中扩增出片段大小为900bp的条带,与报道片段大小一致。验证结果表明与抗病基因Lr24和Lr35连锁的STS、SCAR分子标记在NILs中特异性都较好,进一步证明了这两个分子标记可方便地用于小麦抗叶锈基因Lr24、Lr35的分子标记辅助选择育种。     

Puroindoline b位点近等基因系对小麦籽粒淀粉含量和组分及其特性的影响

为了研究不同硬度等位基因与小麦籽粒淀粉组分含量及特性的关系,为小麦品质改良提供依据,以7个硬度Puroindoline b位点近等基因系为试材,研究了不同硬度基因型对小麦籽粒淀粉组分含量及特性的影响。结果表明,Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的籽粒硬度值、支链淀粉含量最高;Pina-D1b/Pinb-D1a基因型的淀粉溶解度最高,而Pina-D1a/Pinb-D1d溶解度最低,两者差异达显著水平;不同基因型之间籽粒淀粉酶解力没有显著差异;冻融失水率以基因型Pina-D1a/Pinb-D1b最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型冻融稳定性最好,可能较适宜冷冻食品的制作;对于抗性淀粉,Pina-D1a/Pinb-D1b基因型的抗性淀粉含量最高、Pina-D1a/Pinb-D1d最低,表明Pina-D1a/Pinb-D1b基因型有助于籽粒中抗性淀粉含量的提高。     

利用回交导入系定位干旱环境下水稻植株水分状况相关QTL

日益严重的水资源危机使水稻的耐旱育种尤为迫切, 干旱环境下较高的植株水分含量有助于提高或维持作物产量的稳定性, 挖掘与耐旱性密切相关的分子标记有助于提高耐旱品种的选育效率。从供体Lemont (粳稻)导入到特青(籼稻)背景的254个高代回交导入系中筛选出覆盖供体全基因组的55个回交导入系, 采用PVC管栽培, 分析了干旱(胁迫)条件下水稻植株水分状况相关性状与籽粒产量、生物量的相关性并定位了相关QTL。研究表明, 植株水分相关性状(相对含水量、叶片水势、渗透势、卷叶度)均与籽粒产量显著相关。检测到7个相对含水量QTL, 7个叶片水势QTL, 5个渗透势QTL及5个卷叶QTL; 另检测到5个产量QTL, 7个生物量QTL。分析发现, 不仅QLwp5、QLr5、QRwc5和QY5同时分布在RM509~RM163区域, 且该区域还分布有对水分环境表现稳定的产量QTL(QGy5), 效应方向一致, 从遗传学角度解释了籽粒产量与水分相关性状之间的显著相关性。另外, QLr5、QRwc5、QY5、QLr2、QLr7、QLr8、QLr9、QRwc3、QRwc4a、QRwc12及QY7 等11个QTL曾在不同遗传背景群体中被检测到, 它们控制相同目标性状。研究认为RM509~RM163区域及QLr2、QLr7、QLr8、QLr9、QRwc3、QRwc4a、QRwc12和QY7所分布的染色体区域对水分环境或者遗传背景相对稳定, 在水稻分子标记辅助选择(MAS)耐旱育种实践中有较重要利用价值。     

以珍汕97B和9311为背景的导入系构建及其筛选鉴定

以我国主要推广的优良杂交稻亲本（珍汕97B和9311）为受体亲本,以从国际合作网络所征集的品种资源150多份为供体材料,进行了大规模杂交、3-4次回交,1～2次自交,培育珍汕97B和9311为背景的近等基因导入系近5000多份。通过对导入系材料进行品质、耐盐、耐旱、磷高效、氮高效利用等性状的筛选鉴定,获得了大量目标性状的导入系。通过对品质性状导入系的基因型分析,定位了影响粒型的15个染色体区段（或基因）。同时,构建了一套来源于粳稻日本晴的单片段导入系群体。创建的近等基因导入系（群体）为目标基因的发掘、新品种的培育提供重要的材料基础。