八个抗稻瘟病基因在华南籼型杂交水稻中的分布

【目的】已克隆的稻瘟病抗性基因Pi1、Pik-p、Pik-h、Pi2、Pi9、Piz-t、Pita、Pii对不同稻区的稻瘟病菌表现较广谱的抗性,被广泛应用于水稻抗瘟性育种。为了明确上述抗性基因在华南稻区杂交稻组合中的分布及其组合的抗病有效性,【方法】利用上述8个抗病基因的功能标记,对华南328个杂交稻组合进行了抗瘟基因型分子检测。【结果】抗性基因Pita和Pii分布频率最高,在测试组合中检出率分别为84.76%与67.68%;其次是Pi2与Pik-p,分别为22.87%与13.72%;检出频率较低的是Pi1、Piz-t和Pik-h,分别为5.18%、3.35%与2.13%,检测的品种都不携带抗性基因Pi9。在单个杂交稻组合中,检出的抗瘟基因数量最多是4个。抗病性评价结果表明,杂交稻组合中检出的抗病基因数量越多,其表现为抗病品种的频率就越高;含4个抗病基因的杂交稻组合中,抗病品种所占比率达91.67%。含有不同抗瘟基因的组合表现出不同水平的抗瘟性,其中Pi2与Pi1对华南稻区稻瘟病的抗病性贡献最大,其他抗病基因的贡献大小依次是Pik-h、Pik-p、Pita、Pii与Piz-t。【结论】本研究为华南稻区杂交稻抗病品种基因型的合理布局以及抗瘟基因的应用提供了科学依据。     

超级早稻中早39的稻瘟病抗性基因测定

超级早稻中早39在多年的浙江省联品和区试中持久高抗稻瘟病,为明确其抗性遗传基础,用12个稻瘟病抗性基因Pi-d2、Pi-d3、Pi36、Pi37、Pi5、Pib、Piz、Pik-h、Piz-t、Pi9、Pi-ta和Pi64的分子标记,对中早39进行抗性基因检测。结果表明,12对分子标记在中早39均有目的扩增条带;因Piz、Piz-t和Pi9为复等位基因,中早39中至少含有10个稻瘟病抗性基因。这一结果为中早39的稻瘟病抗性遗传利用奠定了基础。     

福建省稻瘟病菌田间种群无毒基因的变异检测

稻瘟病严重威胁福建省水稻生产。稻瘟病菌田间种群无毒基因的变异监测是实现优质抗稻瘟病水稻品种合理布局和轮换、有效预防因抗性丧失导致的稻瘟病爆发成灾的重要措施。本研究以福建省3个水稻主产区采集并分离的113个稻瘟病菌单孢菌株为材料，检测其无毒基因的变异情况。首先，利用24个已知抗性的水稻单基因系对它们进行致病性测定，分析致病频率、毒力频率、无毒基因的存在频率和无毒基因的组合频率。结果显示，福建省建阳、宁化和上杭3个水稻主产区的稻瘟病田间菌株对24个水稻单基因系的致病频率分别为12.50%～95.83%、29.17%～100%和4.55%～86.36%。3个水稻主产区菌株均对Piks、Pib、Pi3和Pi12表现为强毒性，而建阳和宁化菌株还对其他12个抗性基因表现为强毒力（毒力频率≥70%），包括Pia、Pii、Piz、Pita、Pit、Pish、Pi5、Pi7、Pi19、Pi20、Pita2和Pi11。其次，本研究还设计了8个无毒基因Avr-Pita、Avr-Pib、Avr-Pik、Avr-Piz-t、Avr-Pii、Avr-Pi9、Avr-Pi54和Avr-Co39的特异性引物，对单孢菌...     

103个杂交稻亲本白叶枯病和稻瘟病抗性基因型检测

白叶枯病和稻瘟病是我国水稻生产的主要病害,选育抗病品种是一种经济有效的防治手段。明确抗性基因在水稻品种资源中的分布,将有助于应用分子标记辅助选择培育抗性品种。本研究针对13个重要抗病基因,包括8个白叶枯病抗性基因(Xa1、Xa4、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23和Xa26)和5个稻瘟病抗性基因(Pib、Pi2、Pi9、Pi25和Pita),应用这些基因的基因标记或连锁标记共29个,检测103份杂交稻亲本,初步确定了其等位基因分布和利用情况,为水稻基础材料的筛选及应用提供参考。     

黄淮海稻区水稻品种的穗颈瘟抗性

[目的]为明确黄淮海稻区育成水稻品种的稻瘟病抗性及其基因型,[方法]收集了来自本稻区5个不同地区的水稻品种,连续两年通过稻瘟病菌接种鉴定和田间病圃自然诱发对供试品种进行了稻瘟病抗性鉴定,并利用4个抗病基因Pita, Pib, Pi54和Pikm的分子标记,对水稻品种基因型进行了统计分析,并以抗性等级为表型值对品种资源进行聚类分析。[结果]黄淮海稻区水稻品种发病率较高,分别达 85.2%和 65.9%。Pi54和Pib检出率分别达 84%、65%。同时抗性聚类分析表明Pi54和Pib在本稻区的抗性贡献率却很低。[结论]黄淮海稻区水稻品种稻瘟病抗性弱,携带的抗瘟基因的抗性在不断减弱或丧失,需加强稻瘟病主效抗性的发掘、开发与利用。     

稻瘟病主效抗性基因对广东省籼稻稻瘟病菌的抗性评价

对来自不同抗源的30个抗稻瘟病单基因系进行了小种专化抗性及田间抗性的分析和评价。30个单基因系对163个广东省稻瘟病菌株的抗谱介于0.6%~89.6%,大多数单基因系对测试的病菌表现出较窄的抗谱,在病区表现为高度感病,但含有Pikh 和 Pi1(t)的单基因系表现出广谱抗性,抗谱分别为89.6% 和 82.2%,在病区表现出较好的田间抗性。基于抗性基因与163个稻瘟病菌的抗感互作聚类分析,将30个单基因系的小种专化抗性划分为15个类型。主成分因子分析结果表明,其中9个类型的小种专化抗性表现出较大差异,可解释总变异的81.3%。含有Pik、Piz5、Pi9、Pish的单基因系在小种专化抗性上有别于广东省骨干亲本,这些基因在今后抗性育种中可重点引入。Pikh\[或 Pi1（t）\]、Pi9（或 Piz5）及Pish（或 Pita2）的基因聚合有利于提高广东省水稻品种对该地区稻瘟病菌的抗谱。并就稻瘟病抗性基因的研究及利用策略进行了讨论。     

黄淮海稻区水稻品种的穗颈瘟抗性

【目的】为明确黄淮海稻区育成水稻品种的稻瘟病抗性及其基因型，【方法】收集了来自本稻区5个不同地区的水稻品种，连续两年通过稻瘟病菌接种鉴定和田间病圃自然诱发对供试品种进行了稻瘟病抗性鉴定，并利用4个抗病基因Pita, Pib, Pi54和Pikm的分子标记，对水稻品种基因型进行了统计分析，并以抗性等级为表型值对品种资源进行聚类分析。【结果】黄淮海稻区水稻品种发病率较高，分别达85.2%和65.9%。Pi54和Pib检出率分别达84%、65%。同时抗性聚类分析表明Pi54和Pib在本稻区的抗性贡献率却很低。【结论】黄淮海稻区水稻品种稻瘟病抗性弱，携带的抗瘟基因的抗性在不断减弱或丧失，需加强稻瘟病主效抗性的发掘、开发与利用。     

黄淮海稻区水稻品种的穗颈瘟抗性

【目的】为明确黄淮海稻区育成水稻品种的稻瘟病抗性及其基因型,【方法】收集了来自本稻区5个不同地区的水稻品种,连续两年通过稻瘟病菌接种鉴定和田间病圃自然诱发对供试品种进行了稻瘟病抗性鉴定,并利用4个抗病基因Pita, Pib, Pi54和Pikm的分子标记,对水稻品种基因型进行了统计分析,并以抗性等级为表型值对品种资源进行聚类分析。【结果】黄淮海稻区水稻品种发病率较高,分别达85.2%和65.9%。Pi54和Pib检出率分别达84%、65%。同时抗性聚类分析表明Pi54和Pib在本稻区的抗性贡献率却很低。【结论】黄淮海稻区水稻品种稻瘟病抗性弱,携带的抗瘟基因的抗性在不断减弱或丧失,需加强稻瘟病主效抗性的发掘、开发与利用。     

分子标记辅助选择改良三系杂交稻恢复系R225稻瘟病抗性

稻瘟病是水稻的主要病害,培育抗稻瘟病品种是防治稻瘟病的有效途径。本研究通过分子标记辅助选择与杂交育种相结合的方式,将稻瘟病抗性基因Pi1、Pi2和Pi9导入到三系杂交稻恢复系R225。对BC3F3代材料进行苗期和成熟期稻瘟病抗性鉴定,携带1个或2个抗性基因的目标株系抗性达到中抗以上水平,稻瘟病抗性显著高于各自的轮回亲本。SSR标记分析表明,改良株系的遗传背景回复率达到86.1%~95.3%。通过标记辅助选择获得的改良材料为三系杂交稻恢复系的培育提供了稻瘟病抗性亲本。     

辽宁省粳稻品种稻瘟病抗性基因分析

【目的】为明确辽宁省260份粳稻品种中稻瘟病抗性基因的类型,评价抗性基因利用价值,为辽宁省水稻抗病育种提供参考。【方法】选用9个稻瘟病抗性基因的特异引物分析辽宁省已审定的260份粳稻品种抗性基因种类、基因组合类型及地域分布情况,基于抗病基因检测条带的有无进行品种聚类分析,苗期人工喷雾接种、分蘖盛期和蜡熟期田间自然发病调查,评价9个抗性单基因系的抗病性。【结果】辽宁省粳稻品种中含有抗性基因数量从0～7个不等,抗性基因Pikh检出率最高,其次是Pikm和Pi1;所有参试品种均未检测到Pi9基因,仅在辽宁省农业科学院育成的辽粳421中检测到Pi40基因。参试的水稻品种中共有62个基因组合类型。基于抗性基因检测结果进行聚类分析,可以将260份粳稻材料分为11个类群。9个抗性单基因系中,Pi40抗性最好;其次是Pi9、Pigm和Pita。【结论】抗性基因Pi40、Pi9、Pigm和Pita在辽宁省粳稻品种选育和生产上具有重要的应用潜力;参试品种的80.38%集中在第Ⅴ、Ⅵ、Ⅶ和Ⅸ类群,没有明显的地域差异;参试品种抗病基因组合类型不够丰富,亲缘关系较近。     

Analysis of Blast Resistance Genes and Neck Blast Resistance of japonica Rice Varieties/Lines Recently Developed in Jiangsu Province

【Objective】Evaluating the breeding potential of the known blast resistance (R) genes harbored in rice varieties is one of prerequisites for developing rice blast resistant varieties and R genes-based control of the disease epidemic.【Method】A total of 195 new japonica varieties/lines from Jiangsu Province were genotyped using functional markers corresponding to 14 rice blast R gene loci. In order to identify gene or gene combination with breeding potential against neck-blast, 158 japonica rice varieties were then artificially inoculated with blast strains as well as 17 advanced backcrossing lines containing Pigm gene in two different genetic backgrounds at booting stage. 【Result】Most varieties carried 2 to 5 R genes, and none of new varieties contained Pigm; the distribution frequencies of Pib, Pita and Pikh were relatively high and all exceeded 45%, the rest 10 genes were under 30%; Pid3, Pid2, Pia and Pb1 had apparently higher frequency in lines from regional tests than that in authorized and released varieties. Three genes with effects ordered as Pia > Pi3/5/i > Pita significantly contributed to neck-blast resistance, and significantly positive interaction effects were found between Pia and Pita, and between Pi3/5/i and Pita. Combination effect of Pia+Pita was significantly higher than that of Pi3/5/i+Pita, and the varieties harboring Pia+Pita reached resistant or highly resistant levels. The resistance of 17 advanced backcrossing lines carrying Pigm was all significantly improved as compared with corresponding controls, and all reached resistant level or even higher. 【Conclusion】 The results suggested that Pigm and the combination of Pia+Pita have critically important breeding potential in japonica rice breeding against neck blast in Jiangsu Province.     

Pigm特异性选择标记的开发及其在粳稻穗颈瘟抗性育种中的利用

【目的】Pigm是一个广谱的稻瘟病抗性基因,源自持久抗性品种谷梅4号,与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9和Pi40等互为复等位基因但抗谱存在差异。为了更好地在分子辅助选择育种中利用Pigm基因,开发与Pigm特异性标记具有重要意义。【方法】在已有文献报道定位结果的基础上,通过随机测序获得了一段谷梅4号基因组的特异序列,并据此开发了一组用于筛选Pigm基因的分子标记,进一步选取江淮稻区3个不同生态型代表性粳稻品种作为受体,利用分子标记辅助选择结合对抗性基因的背景检测将Pigm基因导入受体品种。【结果】Pigm-4标记位于Pigm基因簇内部,与抗病功能元件PigmR紧密连锁,对不同类型的品种检测发现该标记特异性强,且利用该标记可将Pigm与Piz、Piz-t、Pi2、Pi9以及Pi40区分开来。对受体亲本稻瘟病抗性基因的检测和接种结果分析发现江淮稻区粳稻品种虽然携带了Pib、Pi54、Pita、Pb1中的2~3个基因,但是对强毒力的稻瘟病小种抗性普遍不强,而3种代表性粳稻背景下导入Pigm基因均可显著提高其对穗颈瘟的抗性水平。【结论】Pigm可以作为抗稻瘟病粳稻育种的有利基因资源加以利用,而Pigm-4是分子标记辅助筛选Pigm的优异标记。     

Strategy for Use of Rice Blast Resistance Genes in Rice Molecular Breeding

Rice blast is one of the most destructive diseases affecting rice production worldwide. The development and rational use of resistant varieties has been the most effective and economical measure to control blast. In this review, we summarized the cloning and utilization of rice blast resistance genes, such as Pi1, Pi2, Pi9, Pi54, Pigm and Piz-t. We concluded that three main problems in the current breeding of rice blast resistance are: availability of few R(resistance) genes that confer resistance to both seedling and panicle blast, the resistance effect of pyramided lines is not the result of a simple accumulation of resistance spectrum, and only a few R genes have been successfully used for molecular breeding. Therefore, novel utilization strategies for rice blast R genes in molecular breeding were proposed, such as accurately understanding the utilization of R genes in main modern rice varieties, creating a core resistant germplasm with excellent comprehensive traits, screening and utilizing broadspectrum and durable resistance gene combinations. Lastly, the trends and possible development direction of blast resistance improvement were also discussed, including new genes regulating resistance identified via GWAS(genome-wide association study) and improving rice blast resistance using genetic editing.     

利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性

【目的】CRISPR/Cas9基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑，以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。【方法】利用CRISPR/Cas9基因编辑技术，以Pita、Pi21和ERF922为靶基因，构建共编辑载体pC1300-2×35S::Cas9-gPita-gPi21-gERF922 ，用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014，筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。【结果】在T0代转基因株系中，Pita、Pi21和ERF922突变频率分别为75%、85%和65%，突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代，并从中获得Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明，与野生型相比，突变株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此，我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。【结论】利用CRISPR/Cas9技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系，为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。     

利用CRISPR/Cas9系统定向改良水稻稻瘟病抗性

[目的]CRISPR/Cas9 基因编辑技术是作物遗传改良的有效工具。本研究通过对水稻Pita、Pi21和ERF922稻瘟病相关基因进行定点编辑,以期获得能够稳定遗传的抗稻瘟病水稻材料。[方法]利用 CRISPR/Cas9基因编辑技术,以 Pita、Pi21 和 ERF922 为靶基因,构建共编辑载体 pC1300-2×35S::Cas9-g^Pita-g^Pi21-g^ERF922 ,用农杆菌转化长粒粳稻恢复系L1014,筛选获得稳定遗传的纯合突变体用于稻瘟病抗性鉴定。[结果]在T0代转基因株系中,Pita、Pi21和ERF922 突变频率分别为 75%、85%和 65%,突变基因型多为双等位突变。筛选到的不含 T-DNA成分的T1代能够稳定遗传给T2代,并从中获得 Pi21单突变纯合株系及Pita、Pi21和ERF922的三突变纯合株系。稻瘟病抗性鉴定结果表明,与野生型相比,突变株系的抗性显著提高。同时,接种后纯合突变体株系内水杨酸、茉莉酸和乙烯等信号转导途径相关基因的表达量均上调。据此,我们推测纯合突变株系对稻瘟病的抗性增强可能与其对稻瘟病菌的响应被激活有关。[结论]利用 CRISPR/Cas9 技术获得了能够稳定遗传和具有较高稻瘟病抗性的纯合突变株系,为水稻稻瘟病抗性改良提供了良好的材料。