水稻稻瘟病抗性基因定位与克隆研究进展

稻瘟病是水稻的三大病害之一，种植抗病品种是控制稻瘟病最经济、最有效和环境友好的措施。近20年来，随着分子生物学的迅速发展，水稻抗瘟性遗传研究取得突破性进展，迄今已鉴定和定位50多个主效抗瘟基因和20多个QTLs位点，成功地克隆了Pib、Pita、Pid2等6个抗瘟基因，为揭示水稻抗瘟性分子基础，以及通过分子育种手段培育广谱或持久抗瘟品种奠定了基础。     

水稻稻瘟病部分抗性基因的定位与克隆研究进展

水稻对稻瘟病的抗性一般分为完全抗性和部分抗性。相对完全抗性而言,部分抗性属数量性状,受抗性QTLs控制,具有抗扩展和减轻病害的作用,呈现广谱持久抗病的特点。迄今已鉴定和定位了300多个抗性QTLs位点,并克隆了2个主效和3个微效QTLs。本文概述了水稻稻瘟病部分抗性基因定位与基因克隆的研究进展,探讨了利用部分抗性培育广谱或持久抗病品种的途径。     

水稻稻瘟病抗性基因定位与候选基因辅助选育

本试验研究了304个来源于中156／谷梅2号的重组自交系（RIL）和80个来源于Vandana／Moroberekan的高世代回交群体（BC3B和BC3F4）。在RIL中，利用RFLP，RAPD，SSLP，RGA和候选基因标记定位了一个对菲律宾稻瘟病菌株Ca89（谱系4）的抗性主基因，该基因来源于谷梅2号，暂定名为Pi-26（t），位于第6染色体上的两个RGA标记之间，距离标记RGA24a为4．9cM，距离RGA6a为8．4cM。同时，定位了对浙江稻瘟病菌株92-183的两个抗性基因，其中一个基因来自于中156，     

水稻光温敏雄性核不育系45S不育基因的分子定位

水稻光温敏雄性核不育系45S的育性转换受光长和温度的互补作用调控。对45S（Oryza sativa L．ssp．indica）WC169组合的F2,BC1F1和F2和BC2F2进行不育基因的遗传分析,结果表明45S的育性是由1对隐性不育基因控制。利用SSR分子标记技术,结合BSA和RCA法,以45S与YC169的杂交F2和BC2F2作为分离群体,对不育基因进行定位,结果发现不育基因（暂命名为GTMS）位于RM6378和RM12847之间,遗传距离分别为8．5cM和8．2cM。     

杂交水稻不育系稻瘟病抗性鉴定试验

水稻稻瘟病是铜仁地区水稻生产中的重要病害之一,也是杂交水稻制种田最主要的病害。常年发病面积大,危害严重,造成损失在10％～30％,流行年份（如铜仁地区1993年）损失率高达50％以上。在种子生产实际中,稻瘟病的发生因不育系的不同而存在较大差异。在杂交水稻品种的选育过程中,不育系的抗性是决定品种抗性和种子生产风险的重要因素,为了摸清在我区常使用的几个主要不育系对稻瘟病的抗性,从而为杂交水稻品种选育和种子生产中对稻瘟病的针对性防治提供依据。2006、2007年在印江县的新业乡,铜仁市的和平镇和江口县的太平乡进行了两年不同地点的抗性监测试验,明确了不同不育系的抗感特性。     

水稻稻瘟病抗性基因定位、克隆及应用

稻瘟病是水稻生产中最严重的病害之一,严重影响水稻的产量和品质,由于稻瘟菌小种的变异快,垂直抗性基因难以持续控制稻瘟病的危害,因此,定位和克隆广谱持久的稻瘟病抗性基因,揭示其作用的分子机理,结合分子育种技术培育高产优质多抗的水稻新品种将是今后解决稻瘟病抗性育种最有效的途径.本文综述了水稻和稻瘟病菌之间的互作,稻瘟病抗性的分子机制,稻瘟病抗性基因定位,目前已经定位了73个稻瘟病质量抗性基因,其中9个稻瘟病抗性基因已经被克隆并进行了深入的研究,此外定位了至少11个QTL以及稻瘟病抗性基因克隆和功能分析,及其在水稻抗病育种中的应用.     

一个粳稻来源抗稻瘟病基因的鉴定、遗传分析和基因定位

7001S是一个广谱抗稻瘟病的粳稻两用核不育系,对来自全国不同稻区的22株稻瘟病菌系均表现为高度抗性。通过构建7001S/80-4B F2群体的遗传分析和初步定位表明,F2分离单株对稻瘟病菌的抗性呈明显的抗、感双峰分布,抗感分离符合3﹕1的理论比例,说明粳稻7001S对稻瘟病菌的抗性由1对显性核基因或一个显性QTL位点控制,并将该基因初步定位于第11染色体长臂末端。进一步通过扩大遗传群体和分子标记开发,利用基于BSA的隐性群体分析技术,将目的基因精细定位于P21-2415和RM27322之间约310 kb的范围内,并获得了可用于分子标记辅助选择的紧密连锁和共分离分子标记,同时对目标基因所在区域进行基因预测,初步确定了候选基因。为进一步开展该抗稻瘟病基因的克隆、功能验证和抗病机理研究,以及通过分子标记辅助选择技术培育抗稻瘟病水稻新品种等工作奠定了基础。     

利用MAS技术改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性

为了改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性,本研究以75-1-127(Pi9)、谷梅2号(Pi25)、谷梅4号(Pigm)、天津野生稻(Pi2-1和Pi51(t))、湘资3150(Pi47和Pi48)和魔王谷(Pi49)共6个广谱抗稻瘟病水稻品种为供体亲本,通过分子标记辅助选择育种技术,将稻瘟病抗性基因回交导入C815S。结果表明:改良的6个BC3F1群体除每穗粒数较轮回亲本极显著增加外,其他性状均与轮回亲本保持一致。利用稻瘟病菌株110-2和CHL506对BC3F2改良株系接种鉴定,发现导入了抗病基因的单株抗性增强,表明抗病基因已成功导入到受体亲本中并稳定表达,证实本研究中分子标记辅助选择抗稻瘟病基因是有效的。改良的系列两用核不育系,一方面可用于配制稻瘟病抗性增强的两系法杂交稻新组合,另一方面为进一步培育聚合多个抗稻瘟病基因的不育系提供了材料基础。     

水稻全生育期稻瘟病抗性遗传及其基因定位研究

稻瘟病是最严重的世界性水稻病害之一。本实验利用高抗稻瘟病品种194—3和珍汕97B构建的重组自交系群体,通过自然诱发实验,在两个年度重复的情况下,全生育期调查水稻生长的3个关键时期一分蘖期叶瘟、抽穗期叶瘟和成熟期穗颈瘟的抗性表现,通过集团分离分析法（bulked segregation analysis,BSA）初步定位稻瘟病主效抗性基因。结果表明分蘖期和抽穗期的叶瘟、以及穗颈瘟的抗性表型频率均呈双峰分布,说明控制水稻叶瘟和穗颈瘟均表现为一对主效基因控制;全基因组分子标记分析将该稻瘟病抗性基因定位于水稻第6染色体上,处于分子标记AP22和RM19766之间。该抗性基因来源于重组自交系的抗性亲本194—3,并命名为R6。本实验为稻瘟病的持久抗性分子标记辅助选择育种和基因克隆提供了基因资源。     

水稻抗稻瘟病基因Pi47的精细定位和候选基因分析

不断挖掘和克隆抗稻瘟病新基因, 是解析水稻抗病分子遗传机制和培育抗稻瘟病新品种的重要基础。Pi47是笔者从广谱、持久抗稻瘟病湖南地方品种湘资3150中鉴定的稻瘟病抗性基因, 前期研究将其初步定位于第11染色体标记RM224和RM5926间。本研究利用3个Pi47单基因系与感病亲本CO39杂交F₂群体1687个感病单株对Pi47精细定位, 利用6个STS标记对3个单基因系进行背景分析, 采用生物信息学方法进行了候选基因分析。结果表明, Pi47被精细定位于CAPS标记S32与K33间0.24 cM区域的171.2 kb物理区间内, 背景分析将Pi47进一步缩小至SC12和K33间67.8 kb的区间内; 该区间含有8个结构基因, 其中2个编码NBS-LRR抗病类似蛋白, 为Pi47的候选功能基因。稻瘟菌抗谱比较分析发现, Pi47单基因系与其定位区间内4个Pik位点的等位基因Pik、Pikm、Pikh和Pikp的近等基因系抗谱不同。这些结果为进一步克隆Pi47和利用其进行分子标记辅助选择培育抗稻瘟病水稻新品种奠定了基础。     

空间诱变水稻品系T2的稻瘟病抗性分析及抗病基因定位

为了弄清水稻空间诱变稻瘟病抗性变异遗传机理,以一个空间诱变抗稻瘟病突变体T2为研究对象,采取抗谱测定,遗传分析及基因定位等方法,结果发现:2013年晚造T2抗谱达到90.6%,高于部分广东主栽品种;遗传分析表明,其对GD0193的抗性由1个显性主效基因控制,暂命名为PiTH;并通过SSR和InDel标记将该基因定位于水稻11号染色体SSR标记T5与InDel标记K10之间约1.63cM的遗传区域内。目前,该位点包含Pik抗病基因簇,因抗性差异,PiTH可能为该位点一新基因。     

高空气球搭载空间诱变品系稻瘟病抗性变异基因遗传分析及分子标记研究

在前期对空间诱变品系进行稻瘟病表型鉴定的基础上,选取部分空间诱变粤香占和青华占抗性变异高代品系（6代以上）进行稻瘟病抗性变异基因的遗传分析及分子标记研究。经遗传分析,发现突变品系YX03和QH06对菌株01—18a的抗病性分别受一对显性主效基因控制,而突变品系YX04和QH05分别受两对显性主效基因控制;并将QH06的抗病突变基因定位于第8染色体,与微卫星标记RM547连锁,遗传距离为8．5cM。研究结果表明空间诱变可以产生稻瘟病抗性基因的变异。     

稻瘟病圃中水稻品系的抗瘟性评价与育种利用

在20世纪80年代抗病育种的基础上,从1994~2003年采用人工辅助接种、自然发病的方法对12151份次水稻材料在病圃中的稻瘟病抗性进行了监测。结果表明,10年共计有4933份次叶瘟表现抗病,7103份次表现为感病,分别占总份次的40.60%和58.46%;有4071份次颈瘟表现抗病,7965份次表现为感病,分别占总份次的33.50%和65.55%。有9034份次的材料叶瘟颈瘟表现一致,占总份次的74.35%,其中叶瘟感病颈瘟也感病的材料份次是叶瘟抗病颈瘟也抗病材料的两倍;叶瘟颈瘟表现不一致的材料有3002份次,占总份次的24.71%,其中叶瘟感病而颈瘟抗病的材料份次多于叶瘟抗病而颈瘟感病的材料份次。利用早期筛选的抗源,选育了抗病优良籼型杂交稻恢复系6326、蜀恢162、蜀恢527等。对稻瘟病抗病育种和抗病品种的合理利用等问题也进行了讨论。     

子预44中抗稻瘟病基因Pi-zy3(t)的定位

稻瘟病是影响水稻高产、稳产、优质的重要病害。广谱持久抗瘟品种的培育和利用是防治稻瘟病最经济有效的措施之一,但广谱持久抗性分子机制还不清楚。子预44是一具有广谱持久稻瘟病抗性的云南地方粳稻品种,对其抗瘟基因的鉴定将有助于揭示其抗瘟分子机制。本研究通过利用子预44和感病水稻江南香糯杂交构建F2遗传群体,稻瘟病菌株LP33苗期喷雾接种亲本预44、江南香糯及F2代单株,对其抗性进行评价和主效抗瘟基因定位。研究结果显示:子预44表现高抗,江南香糯高感;F2群体稻瘟病抗感分离符合3:1的分离比,即子预44对LP33的抗性为单显性基因控制的抗性遗传,并将该基因暂定名为Pi-zy3(t)。进一步利用SSR分子标记将Pi-zy3(t)定位在水稻第六号染色体RM276到RM3827之间,为进一步的基因克隆和抗病机分子制研究奠定了基础,同时也为利用子预44进行抗病分子育种提供了辅助选择的分子标记。     

水稻稻瘟病“活体菌株”接种法在稻种资源抗性鉴定中的应用

以省内主要栽培粳稻品种（品系）为研究对象,用“活体菌株”接种法进行水稻品种稻瘟病抗性鉴定,人为控制田间小气候,建立一套发病系数高、方法简便实用、病圃容量大、鉴定结果可靠性强等综合措施。 在连续几年的抗性鉴定中,鉴定筛选出一批利用价值较高的种质资源和抗性较好的系统材料,本研究室选育出抗病品种3个,省良种化工程中标品系3个及省内抗病品种（品系）23个,以备做抗性资源加以利用或在生产上推广应用。     

油菜温敏雄性不育系K121S育性转换基因的分子定位

本研究以芥菜型油菜(Brassica juncea L.)核不育系1161A和温敏雄性不育系K121S的BCF1为作图群体,采用混合群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA)定位油菜温敏雄性不育系K121S的育性转换基因(Fc)。研究结果表明,从86对多态性SSR引物中获得了5个连锁标记:Ol11-G11a、Na10-F06、Na14-G10、CN48和Br GMS961,其中Ol11-G11a、Na14-G10和Na10-F06等3个SSR标记与K121S育性转换基因的遗传距离较近,分别为1.6 c M、11.0 c M和19.7 c M。本研究结果可为油菜温敏雄性不育系K121S的育性转换基因的图位克隆及其利用提供依据。     

稻瘟病抗性基因Pi-km在陕西省稻种资源中的分布状况

Pi-km是稻瘟病抗性位点Pik上的一个主效抗病等位基因。本研究利用与抗稻瘟病基因Pi-km紧密连锁的SNP标记,对244份2012年陕西省水稻原始材料圃材料和62份2012年长江上游国家水稻区域试验材料进行了Pi-km基因位点检测,128份材料为抗性基因纯合体,64份材料为抗性基因杂合体,103份材料为感性基因纯合体。研究结果初步明确了陕西省主要水稻种质资源中稻瘟病抗性基因Pi-km的存在状况,为稻瘟病抗性育种提供依据。