贵州地方水稻品种抗稻瘟病基因Pita功能区段序列变异分析

为了揭示贵州水稻地方品种Pita基因序列变异类型和地理分布特点,以贵州省收集到的91份地方水稻品种为供试材料,设计抗稻瘟病Pita基因特异引物对Pita基因第二编码区功能位点区段进行PCR扩增及测序分析。研究表明,91份贵州地方水稻均持有抗稻瘟病Pita基因,DNA序列存在6个变异位点,氨基酸序列存在4个变异位点,归为7种DNA单倍型和5种蛋白型,其中Pita-H1(63.74%)、Pita-H2(18.68%)的频率较高,是贵州的优势单倍型,其他单倍型频率较低。携带Pita抗性基因(编码区第2 752位功能位点碱基为G)的品种仅6个,占供试材料的6.59%,且与越南抗性品种Tetep序列一致。Pita抗性基因在贵州省广泛分布不平衡,且频率较低。本研究为挖掘和利用贵州地方稻种的抗稻瘟病基因资源提供了参考。     

水稻高抗性淀粉含量基因sbe3-rs的KASP分子标记开发与利用

含有sbe3-rs基因型的高抗性淀粉含量水稻品种(系)具有调节餐后血糖、改善血脂和增强饱腹感等功效。以‘降糖稻1号’为sbe3-rs基因供体亲本通过杂交育种和回交转育方法培育优质高产高抗性淀粉水稻新品种具有重要意义。sbe3-rs基因第16个外显子的第105位处有T→C的碱基突变,基于该突变位点开发高通量KASP分子标记,利用该分子标记对杂交F₁后代50个单株和回交BC₁F₁后代44个单株共94份材料进行基因分型检测,结果显示50份F₁样品中有47个单株基因型为C/T杂合基因型,44份BC₁F₁群体材料中共有28个单株基因型为C/T杂合基因型。利用已开发的成熟的sbe3-rs的CAPS分子标记检测验证结果完全一致。同时利用开发的KASP分子标记对杂交F₂分离群体进行基因分型鉴定,对应高抗性淀粉基因型单株成熟期收获进行抗性淀粉含量测定,结果完全符合。结果表明针对sbe3-rs的突变位点开发KASP分子标记应用杂交回交群体,克服了前期开发...     

中国部分水稻品种Bsr-d1启动子稻瘟病持久抗性位点序列分析

为发掘稻瘟病种质资源持久抗性基因Bsr-d1,本研究对来源中国的210份稻种Bsr-d1基因启动子功能片段511个碱基序列进行了比对分析。结果发现品种间存在18个变异位点28个碱基的差异,根据差异所有品种可归为7种单倍型,其中H4和H6为优势单倍型,分别占测试品种70.48%和23.81%;云南地方品种拥有H1、H2、H3、H4、H5、H6等6种单倍型,优势单倍型为H4 (51.95%)、H6 (35.06%);选育品种有3种单倍型,分别为H4、H6、H7、H6为优势单倍型,地方品种单倍型较选育品种丰富。其他地区品种仅发现H4(1.52%)和H6 (98.48%) 2种单倍型,云南省单倍型更为多样丰富。7种单倍型中仅H1单倍型(占1.43%)携带抗性位点,仅3个云南地方品种出现该单倍型,说明中国地方品种和选育品种中均缺乏Bsr-d1稻瘟病持久抗性基因。本研究结果为寻找和发掘持久抗稻瘟病基因Bsr-d1提供了线索。     

5个稻瘟病抗性基因在云南水稻育种中的利用分析

为明确Pi9等5个抗稻瘟病主效基因在云南省抗稻瘟病育种中的利用状况,明确种质资源携带的抗性基因,本研究用4个分子标记对云南省80年代以来育成的60个推广品种和23份优异地方稻种的Pik-h、Pi2、Pi9、Pi5抗稻瘟病基因进行了分子检测,并对抗稻瘟病基因Pita第二编码区功能位点碱基进行了测序分析。结果表明:Pik-h、Pi5、Pita在地方品种中出现频率比较高,分别为65.22%、52.17%和43.48%,而Pi9和Pi2极少或未出现;现代育成推广品种中Pik-h、Pi5、Pi9、Pita频率分别为70%,38.33%,33.33%和11.67%,仅1个品种携带Pi2基因;一个品种一般携带5个基因中的0~3个;根据基因组合,可将83个品种归为14种基因型,现代育成品种具有14种,其中Pik-h、(Pik-h)-Pi5、(Pik-h)-Pi9等组合是优势类型;地方品种具有14种基因组合中的9种,2000年后审定品种中不携带或只携带1个基因的品种比例有所增加,且集中在Pik-h,比例高达此类品种的57.89%,抗性基因单一化严重,易造成成批品种抗性丧失。     

贵州禾落粒性基因qSH1调控区SNP分析

贵州禾是在贵州省黔东南地区种植的一类特殊的稻种,为探究其遗传特性,本研究对49份贵州禾和来源中国11个省市(自治区)和韩日的112份稻种的落粒性基因qSH1调节区序列进行测序分析。结果表明,161份供试品种在696个碱基序列上存在13个变异位点,归为6种DNA单倍型,在功能位点12290上,仅H6为T,属不易落粒单倍型,其余单倍型均为G,属易落粒单倍型。贵州地方稻(包括贵州禾)出现了所有的6种单倍型,H5为优势单倍型,占85.48%,云南地方稻仅出现H2、H3、H5这3种单倍型,H3为优势单倍型,占62.49%,两省地方稻在基因型种类和优势单倍型上均存在差异。其余稻种(包括日韩品种)全归为H5、H6两种单倍型,中国北方省份80.95%品种归属单倍型H6,南方省份85.71%选育品种归于易落粒单倍型H5,南北方在优势单倍型上存在差异。49份贵州禾归为H1、H4、H5这3种单倍型,H1、H4仅在贵州禾中出现,H5为优势单倍型,占91.84%,贵州禾外的13份贵州地方水稻品种归为H2、H3、H5、H6这4种单倍型,H5是优势类型,占61.54%,贵州禾和贵州其他地方品种在基因型种类和优势单倍型频率上均存在差异。贵州禾q SH1基因型均属易落粒类型,不能解释其不易落粒的特性,推测qSH1另有调控机制或qSH1不是贵州禾落粒性的主要驯化位点。     

甘蓝型油菜抗根肿病KASP标记开发和利用

为了准确高效的筛选抗根肿病材料,提高甘蓝型油菜根肿病抗性育种效率。通过对甘蓝型油菜抗病亲本的Crr1基因与感病亲本中相应的同源基因LOC103834349进行测序,寻找SNP位点,针对第1 486-1 487上的非同义突变位点,开发了一套精准检测抗感根肿病基因型的竞争性等位基因特异性PCR(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)标记。利用该KASP标记对来自42个F_2群体的771个单株进行分型检测,其中315个单株含有纯合感病基因型GG,322个单株含有纯合抗病基因型AA,134个单株含有杂合等位基因型GA。其中对编号为2033的F_2群体中125株材料的KASP分型情况进行χ~2检测,其中纯合抗病基因型AA 30株,纯合感病基因型GG 33株,杂合基因型GA 62株,经χ~2检测,抗病材料与感病材料符合3∶1理论值,抗病纯合基因型、抗病杂合基因型与感病纯合基因型的比值符合1∶2∶1理论值,说明该抗病位点为显性单基因抗病位点。结合田间表型检测鉴定,AA分型和杂合的GA分型单株田间检测均为抗病表型,GG分型均为感病表型,KASP分型结果与田间鉴定结果一致。比对结果说明该KASP标记对根肿病抗、感植株进行正确分型,表明基于Crr1基因和LOC103834349的SNP位点开发的KASP标记可以准确高效的应用于油菜抗根肿病材料的分子标记辅助选择育种。     

水稻抗稻瘟病基因Bsr-d1的SNP区域在地方品种中的变异分析

为揭示地方水稻品种中稻瘟病持久抗性基因Bsr-d1序列变异类型,本研究以收集到的缅甸、老挝和越南共79份地方水稻品种为供试材料,设计抗稻瘟病Bsr-d1基因特异引物对Bsr-d1基因启动子功能位点区段进行PCR扩增及测序分析。研究表明,79份地方水稻均持有抗稻瘟病Bsr-d1或bsr-d1等位基因,品种间存在18个变异位点和22个碱基的差异,根据差异所有品种可归为6种单倍型,其中H4和H6为优势单倍型,分别占测试品种的20.25%、58.23%;6种单倍型中仅H3单倍型携带抗性位点,有8个材料归为此类型,占10.13%。缅甸地方品种拥有H1 (15.79%)、H2 (2.63%)、H3 (13.16%)、H4 (18.42%)、H6 (50%)等5种单倍型,优势单倍型为H6;老挝地方品种有H1 (2.56%)、H3 (7.69%)、H4 (23.08%)、H5 (2.56%)、H6 (64.10%) 5种单倍型,H6为优势单倍型,表明缅甸、老挝间在单倍型种类和抗性品种比例上均存在一定差异。本研究结果表明缅甸、老挝水稻资源携带持久抗性基因Bsr-d1的品种比例远高于中国品种,对中国选育稻瘟病持久抗性品种具有重要的利用价值,应加强对该地区种质的引进和分析评价。     

水稻耐盐性基因SKC1的KASP标记的开发与利用

籼稻品种‘Nona Bokra’中携带的SKC1^NB等位基因水稻耐盐性的主效QTL (Quantitative trait locus)位点。为了提高对水稻SKC1基因型鉴定效率,根据SKC1^NB基因中的功能性SNP位点开发了一个KASP分子标记SKC1^NB-KASP,利用该标记对‘Nona Bokra’与粳稻品种‘繁14’、‘花B’和‘武1B’的回交BC₃F₂群体进行SKC1等位基因的分型,发现在BC₃F₂群体受测的65个单株的DNA样品中,有16份样品的基因型与供体亲本‘Nona Bokra’相同,31份样品显示杂合基因型,18份样品与轮回亲本基因型相同。对这65份DNA样品的,SKC1基因进行测序以检验KASP标记基因分型结果的准确性,发现测序结果与KASP标记分型的结果完全一致。以上结果说明SKC1^NB-KASP标记可以高效、准确地鉴定,SKC1位点的基因型,大大提高了耐盐性水稻分子标记辅助选择育种的效率...     

油菜抗咪唑啉酮类除草剂基因标记的开发与应用

草害已成为严重制约我国油菜生产的重要因素。种植抗除草剂品种和采用化学除草是防控草害的经济有效途径。为了开展分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)育种,加速抗除草剂品种培育,本研究针对已发现的抗咪唑啉酮类除草剂油菜M9中BnALS1R基因编码区第1913位点的SNP变异,开发高通量、低成本的竞争性等位基因特异PCR (kompetitive allele specific PCR, KASP)标记。采用筛选出的KBA1R19681913B标记在2个F_2群体中进行KASP反应。结果表明,该标记能有效检测群体中存在的BnALS1R 3种基因型,其分离比均为1︰2︰1,遵循单基因遗传规律,且基因型与表型完全吻合。将该标记用于BnALS1R抗性纯合基因的回交转育,获得200多个抗咪唑啉酮油菜恢复系。该标记还可在油菜苗期鉴定抗性杂交种的纯度。KASP标记KBA1R19681913B的获得为油菜抗除草剂MAS育种以及抗性新种质的培育提供了技术支撑。     

广东地方稻种沾叶独枝抗稻瘟病遗传分析及基因鉴定

沾叶独枝来源于广东陆丰籼型地方稻种,它对华南稻区稻瘟病菌具有广谱抗性。为了挖掘和鉴定沾叶独枝含有的稻瘟病抗性基因,利用对五丰B(WB)致病、对沾叶独枝非致病的稻瘟病菌代表菌株GD08-T19接种以沾叶独枝为抗性供体、WB为感病亲本获得的F2群体。菌株GD08-T19在F2后代群体的抗感比率为15R:1S,其抗性由两个显性基因控制。利用已开发的Pi1,Pi2,Pi9,Pii,Pish,Pita等抗稻瘟病基因功能标记分别检测了沾叶独枝,研究表明沾叶独枝含有Pita基因。为了鉴定沾叶独枝另一抗性基因,选用300个平均分布于水稻12条染色体上的SSR标记对由GD08-T19接种的F2代群体构建的抗病池和感病池进行筛选和连锁分析。发现位于第6染色体上的2个SSR标记RM19769和RM19959与抗性基因连锁。进一步的定位区域扩充标记连锁分析表明,有6个标记RM19792、RM19804、GDAP41、RM19818、ESR6、RM19844与目的抗性基因连锁。目的基因被初步定位于Pi2/Pi9/Pi50区域。目标区域的Pi50等位基因测序表明沾叶独枝的另一目的抗稻瘟病基因为Pi50本身。     

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‘吉2011TK50’为试验材料,利用人工接种鉴定、显微观察及定量PCR等技术研究‘吉2011TK50’的抗病表型及抗性分子机制。结果表明,抗稻瘟病基因的聚合能够增强该品系对稻瘟病的抗性。显微观察和抗稻瘟病基因表达分析发现,基因聚合株系在接种稻瘟病菌后24 h PR基因表达量显著升高,被稻瘟病菌侵染的细胞开始出现过敏性死亡等抗病反应,抑制了稻瘟病菌的进一步侵染。研究结果证实聚合Pita和Pi5可提高水稻品种对抗稻瘟病的抗性,这可为抗病基因聚合育种提供参考。     

水稻抗稻瘟病基因Pi35功能性分子标记的开发及其应用

稻瘟病是水稻生产上的严重病害,利用抗病基因培育抗病品种是控制稻瘟病最经济而有效的措施。在日本,稻瘟病部分抗性基因Pi35作为广谱持久抗性基因已广泛应用于水稻育种和稻瘟病防治实践。但是,Pi35基因在我国的资源和品种中的分布情况不清,制约了这一重要基因在我国育种实践中的应用,急需开发实用的分子标记,并系统研究该基因在我国的品种及其亲本中的分布情况,为稻瘟病抗性育种服务。本研究通过比对抗、感品种中Pi35等位基因序列,发现一个能检测抗、感病性差异的特异SNP(3780 T),并据此开发了Pi35基因的功能性分子标记Pi35-d CAPS。利用该标记检测了抗源藤系138的衍生品种10份、微核心种质204份和主栽品种67份,结合测序鉴定,确认5份藤系138衍生品种(垦鉴稻3号、垦鉴稻6号、垦稻8号、绥粳3号和龙粳34)及2份微核心种质(粳稻品种抚宁紫皮粳子和籼稻品种细麻线)携带Pi35基因。本研究结果为通过分子育种手段高效利用Pi35基因改良我国水稻(特别是籼稻)品种的稻瘟病抗性提供了手段。     

Molecular screening for identification of blast resistance genes in North East and Eastern Indian rice germplasm (Oryza sativa L.) with PCR based makers

Molecular screening and genetic diversity of major rice blast resistance (R) genes were determined in 32 accessions of rice germplasm from North East and Eastern India with ten gene based single nucleotide polymorphisms and sequence tagged sites (STS) markers, namely z56592, zt56591, k39512, k3957, candidate gene marker, Pita3, YL155/YL87, YL183/YL87, Pb28, 195R-1 which showed close-set linkage to nine major rice blast resistance (R) genes, Piz, Piz-t, Pik, Pik-p, Pik-h, Pita/Pita-2, Pib and Pi9 and one susceptible pita gene. Among the 32 accessions, 13 were positive for Piz gene and six for Piz-t gene. Six accessions were positive for Pik gene, seven for Pik-p and 16 for Pik-h gene. One accession, Atte thima, was positive for three of Pik multiple genes. Out of 32, only two germplasm, Dudhraj and Nepali dhan, were detected with both Pita3 and YL155/YL87 marker for Pita/Pita-2 gene. The Pib gene appeared to be omnipresent and was detected in 31 of 32 germplasm with marker Pb28. The gene specific STS marker, 195R-1, for Pi9 gene produced positive bands in only two germplasm, Kalchatti and Bachi thima. The Uniform Blast Nursery (UBN) analysis showed that out of 32, six germplasm was resistant, ten moderately resistant and 16 germplasm were susceptible. Presence of Piz-t, Pita/Pita-2 and Pi9 gene ensured a resistant reaction in outdoor blast nursery whereas germplasm carrying Pib was susceptible when present alone. Presence of multiple genes, however, contributed to slow blasting resistance in the field. These results are useful in identification and incorporation of resistant genes from the germplasm into elite cultivars through marker assisted selection in rice breeding programs.     

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     

云南小麦品种（系）锈病和赤霉病抗性功能基因的KASP标记检测

利用5个锈病成株期抗性基因的KASP标记Sr2_ger9 3p、Lr34jagger、CSTM4_67G、Lr68-2、VPM_SNP和抗赤霉病基因Fhb1的KASP标记TaHRC-KASP,对云南省育成的42个小麦品种（系）进行检测,旨在筛选出含有目标基因的优异小麦种质,为云南省持久抗病小麦新品种（系）的选育提供材料。结果表明,4个材料含兼抗型成株抗锈病基因Lr34/Yr18/Sr57,频率为9.52%;6个品种（系）含兼抗型成株抗锈病基因Lr67/Yr46/Sr55,频率为14.29%;7个材料含抗慢叶锈病基因Lr68,频率为16.67%;含兼抗型成株抗锈病基因Sr2/Yr30和成株抗叶锈基因Lr37的材料各有1个,频率均为2.38%;未检测出含抗赤霉病基因Fhb1的品种（系）。云麦69、云麦75、云麦56、宜麦1号和宜麦3号等兼有2个成株期抗锈病基因,可作为今后云南持久抗锈病育种的抗源材料。     

Rapid survey for presence of a blast resistance gene Pi-ta in rice cultivars using the dominant DNA markers derived from portions of the Pi-ta gene

The Pi‐ta gene in rice confers resistance to strains of the blast pathogen Magnaporthe grisea (Herbert) Borr. (anamorph Pyricularia oryza Cav.) containing the corresponding avirulence gene AVR‐Pita in a gene‐for‐gene fashion. The Pi‐ta gene is a typical nucleotide‐binding site type resistance gene. Nucleotide sequences distinguishing the resistant Pi‐ta and susceptible pi‐ta alleles were previously identified and used for developing DNA markers for a resistant Pi‐ta haplotype and three susceptible pi‐ta haplotypes. In the present study, the existence of the Pi‐ta gene in 141 rice germplasm accessions was rapidly determined using these markers, and the results were confirmed by inoculating rice germplasm with an M. grisea strain containing AVR‐Pita. The Pi‐ta gene was found in accessions from several major rice producing countries, including China, Colombia, Japan, Vietnam, the Philippines, Iran and the United States. The usefulness of DNA markers for rapid determination of the genotype of rice germplasm was thus demonstrated. The Pi‐ta gene also was found in rice cultivar known to contain the Pi‐ta² gene, although the allelic relationship of these genes remains to be determined. The presence of the Pi‐ta gene in landrace cultivars in several different geographical locations, the Philippines and Vietnam, other indica rice cultivars in China and Colombia suggest that the Pi‐ta gene may have spontaneously originated in indica rice cultivars. These results are useful for incorporating the Pi‐ta gene into advanced breeding lines by marker‐assisted selection for rice breeding programmes worldwide.     

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。     

利用分子标记辅助选择聚合水稻抗病基因Pi-ta、Pi-b和Stv-bi

水稻稻瘟病和条纹叶枯病是长江中下游粳稻稻区两大主要病害,选育抗病品种是防治这两大病害最有效的方法。以同时含有稻瘟病抗病基因Pi-ta和Pi-b的武运粳8号,含有条纹叶枯病抗病基因Stv-bⁱ的镇稻42为基因供体配置杂交组合。利用Pi-ta和Pi-b的基因标记和Stv-bⁱ紧密连锁的分子标记对分离世代进行基因位点的检测,结合田间多代选育、抗性鉴定将3个抗病基因同时转育到高产品种中,选育出高产、优质、多抗水稻新品系74121。利用分子标记辅助选择,为选育多抗水稻新品种提供了一种简单、快捷的选择方法,同时也为水稻抗病育种提供了新的遗传资源。     

小麦品种(系)抗叶锈病基因Lr10位点基因型的多样性

小麦抗叶锈病基因Lr10的表达需与其紧密连锁的RGA2基因调控, 按照这2个基因的连锁关系, Lr10基因位点分成H1和H2两个古单倍型。为揭示我国小麦品种中Lr10的遗传多样性, 对189个来自12省的小麦育成品种和58个品系的该基因位点变异进行了鉴定分析。绝大多数供试品种(系)为H2古单倍型, 其频率在育成品种和品系中分别为95.2% (180/189)和96.6% (56/58)。这2种古单倍型可进一步分为9种单倍型亚型, 其中H1-2、H2-4、H2-5、H2-6和H2-7亚型为首次报道。育成品种包含所有单倍型亚型, 以H2-1频率最高(69.3%), H2-3和H2-6频率最低(0.5%); 而在选育品系中仅检测到5种单倍型亚型, 其中H2-1频率最高(27.6%), H1-2频率最低(3.5%)。除H2-1与H2-2型外, 其他亚型与育成地显著相关(P < 0.05)。本研究结果支持Lr10基因位点的古单倍型和单倍型亚型在育种中保持相对稳定的推断, 同时由于在育种过程中持续重组和变异而产生了新的单倍型亚型, 而且重组可以发生在H2和H1两种古单倍型之间。在现代育成品种和品系中, H1古单倍型所占比例已降至5%以下, 应加以保护。