粳稻种质资源稻瘟病抗性及抗性基因分析

为提高冀东稻区水稻抗稻瘟病育种水平,对157份粳稻资源通过田间诱发感病鉴定其稻瘟病抗性,并利用12个抗病基因标记进行基因型鉴定。结果表明,157份粳稻资源中表现为抗、中抗、中感、感及高感材料分别为2、70、64、9、12个,其中,材料ZY1和ZY2表现为抗。Piz和Pid3这两个抗病基因出现频率最高,而Pigm、Pia、Pita、Pik和Pi5在本地区对稻瘟病的抗性上起到主效作用,且聚合越多抗性基因,抗病性越高。结合种质资源农艺及产量性状,发现ZY2、ZY13、ZY15和ZY21适合作为抗稻瘟病育种的亲本。     

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。     

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。     

稻瘟病抗性基因对安徽省稻瘟病菌种群抗性的影响

为分析抗稻瘟病基因对安徽省稻瘟病菌株的抗性水平的影响,采用10个水稻抗稻瘟病单基因品系对安徽不同地区的稻瘟病菌株进行致病力测定,同时对201份水稻品种的抗稻瘟病基因Pi9进行扩增,结合田间抗性表现,分析抗性基因Pi9的利用价值。抗性基因Pi9、Pik、Pizt等对安徽地区的稻瘟病菌株具有较好的抗性,抗性频率分别为66%、60%和54%,其中携带Pi9抗性基因的水稻品种的田间抗性表现也较好,说明Pi9可直接作为分子标记辅助安徽地区水稻品种选育抗原基因。     

云南地方稻种抗稻瘟病基因Pi ta和Pi b的鉴定

 根据抗病等位基因Pi ta、Pi b与pi ta、pi b感病等位基因在DNA序列上的差异,合成Pi ta引物YL155/YL87和YL183/YL87,Pi b基因引物Pi bdomF/Pi bdomR和Lys145F/Lys145R。利用这两套分子标记检测了176份云南地方稻种抗性基因Pi ta和Pi b的分布。结果表明,供试材料中72份含有Pi ta基因,占40.9%,其中99份粳稻中有28份含有Pi ta基因,占28.3%;77份籼稻中有44份含有该基因,占57.1%;抗性基因Pi ta在粳稻和籼稻品种中的分布频率存在明显差异,籼稻高于粳稻;Pi ta基因主要分布于玉溪、保山、临沧、思茅等地区。而176份供试材料中仅有33份含有Pi b基因,占18.8%,其中99份粳稻中有18份含有该基因,占18.2%;77份籼稻中有15份含有该基因,占19.5%;Pi b基因主要分布在滇西部的怒江、保山和昭通等地区。分别选取具有代表性的18及17份材料在温室进行Pi ta和Pi b基因抗性鉴定,结果与分子鉴定结果基本相符。     

辽宁常规水稻育种中抗稻瘟病基因分析与利用

通过对辽宁常规水稻9个品种的抗稻瘟病基因和表现型综合分析,结果表明：辽粳401、辽粳香1号和辽粳香2号只携带一个抗病基因Pita,抗性一般,表现为抗和中抗;辽粳419和辽粳1499含有两个抗病基因Pita、Pia,进一步增强稻瘟病抗性,表现为抗和高抗;辽粳软1号含两个抗病基因Pita、Pi1,也表现抗和高抗;而辽粳1540和辽粳2086都属于优质晚熟品种,之间亲缘关系较近,都不含稻瘟病抗性基因,表现为抗和中抗;外引品种粳北812只有一个抗性基因Pi1,抗性最差。明确9个水稻品种含有抗病基因情况,通过聚合其它抗病基因使用,可以快速提高选育水稻新品种的广谱抗性。     

分子标记辅助选择育成抗稻瘟病粳稻新品种扬农粳3091

通过杂交及不完全回交,结合分子标记辅助选择,育成携带广谱抗稻瘟病基因Pigm的粳稻新品种扬农粳3091。选育过程中的稻瘟病抗性鉴定结果显示,携带Pigm基因品系的抗性水平显著好于对照。该品种于2021年通过江苏省农作物品种审定委员会审定,具有综合抗性好、品质优、丰产稳产性好等特点。本文介绍了该品种的选育过程、特征特性及主要栽培技术要点。     

利用抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9TQ、qSB-11HJX改良南粳9108的抗性

【目的】稻瘟病和纹枯病是水稻两大重要病害，严重影响稻米的产量和品质。培育抗病品种是降低其危害最经济有效的措施。【方法】本研究结合分子标记辅助选择技术，将广谱抗稻瘟病基因Pigm和抗纹枯病数量性状基因qSB-9^TQ、qSB-11^HJX导入优良食味粳稻品种南粳9108中，构建不同抗性基因/基因组合的株系，并评价这些株系的稻瘟病和纹枯病抗性，考查其主要农艺性状和品质性状。【结果】导入Pigm能显著提高南粳9108对苗瘟和穗颈瘟的抗性；分别导入qSB-9^TQ、qSB-11^HJX均能提高南粳9108的纹枯病抗性，且两个抗性基因聚合时呈现一定的抗性累加效应。其中，导入Pigm的株系穗长和每穗粒数显著增加，导入qSB-11^HJX的株系千粒重显著增加，其他农艺及品质性状与南粳9108无明显差异。【结论】这些抗性基因导入/聚合能在不降低农艺及品质性状的同时，显著提高纹枯病和稻瘟病的抗性水平，为粳稻抗病育种提供新的种质资源。     

抗稻瘟病Pi2/9/z-t基因特异性分子标记的开发

通过对已克隆的抗稻瘟病基因Pi2、Pi9以及Piz-t进行序列比对,寻找各自特异的核苷酸差异,成功开发了基于PCR技术以及电泳检测技术的Pi2/Pi9/Piz-t以及Piz-t的基因特异性分子标记,能有效地将Pi2/Pi9/Piz-t与该位点上的其他抗性等位基因及感病等位基因区分开,这为分子标记辅助育种及抗病基因聚合提供有效的分子标记。用Pi2/Pi9/Pizt基因特异性分子标记对来自全国各稻区的共101份水稻品种和育种亲本进行分子检测,结果发现,除2个品种检测到Piz-t带型之外,大部分水稻品种不携带这3个抗性基因,这为有目的地开展品种的抗性改良提供了重要的参考信息。     

广谱抗稻瘟病水稻保持系赣香B的抗性遗传解析

【目的】赣香B是江西省农业科学院水稻研究所育成的水稻野败型保持系，在江西、福建、贵州、湖北和浙江等多地都表现较强的稻瘟病广谱抗性。对赣香B的稻瘟病抗性位点的遗传解析，有助于今后稻瘟病抗性育种工作。【方法】通过抗感株系基因组比较、稻瘟病抗性位点标记检测、抗性位点测序和片段代换系表型鉴定，分析赣香B中的稻瘟病抗性基因位点。【结果】赣香B中含稻瘟病抗性基因Pish、Pia和Pita。在稻瘟病高感株系中导入Pish后，抗性得到显著增强；而导入Pita或者Pia后，抗性略微增强或者没有显著效果。【结论】赣香B携带多个稻瘟病抗性基因，其中，Pish是主效抗性基因，表现出广谱稻瘟病抗性。     

浙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的分子检测

稻瘟病是水稻的三大重要病害之一。利用稻瘟病抗病基因进行新品种培育是控制稻瘟病发生最经济有效的措施,对水稻安全生产具有重要意义。本研究在鉴定63个浙江省主栽水稻品种的叶瘟和穗颈瘟抗性水平的基础上,利用Pi1、Pi5、Pi2、Pi9、Pia、Pizt、Pigm、Pib、Pik和Pikh等10个已克隆抗稻瘟病基因的特异分子标记,对这63个品种的抗稻瘟病基因组成进行了鉴定,并进一步分析了抗病基因与稻瘟病抗性之间相关性。抗性鉴定结果显示,63个浙江省主栽水稻品种中,抗叶瘟品种占66.7%、抗穗瘟品种占50.8%。抗稻瘟病基因分析显示,有60个主栽品种聚合了多个抗病基因,含有Pizt和Pib基因的品种45个、含有Pi2和Pi5基因的品种43个,此外,抗病基因Pia、Pik、Pi1、Pi2、Pizt、Pikh、Pi5及Pib在浙江省主栽品种中分布频率整体较高,而Pigm和Pi9分布频率很低,仅3.2%。本研究揭示了浙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的组成及抗稻瘟病基因对稻瘟病抗性提高的贡献,为浙江省抗病新品种的培育提供参考。     

江苏近年育成粳稻新品种/系的稻瘟病抗性基因及穗颈瘟抗性分析

【目的】明确水稻品种携带的抗稻瘟病基育种应用价值,是利用抗病基因培育抗病品种控制病害流行的重要前期工作。【方法】利用功能标记分析了14个抗稻瘟病基因在江苏近年育成的195个粳稻新品种/系中的分布情况,并对其中158个品种和17份携带抗稻瘟病基因Pigm的高世代回交株系进行穗颈瘟接种鉴定。【结果】大多数品种携带2~5个抗病基因,但所有品种均不含有Pigm基因;Pib、Pita和Pikh基因在供试品种中的分布频率较高,均在45%以上,其余基因均在30%以内;Pid3、Pid2、Pia、Pb1在新育成品种中的出现频率明显高于审定品种。测试品种对穗颈瘟的抗性主要与3个基因显著相关,贡献率由高至低依次为Pia、Pi3/5/i和Pita;其中,Pia或Pi3/5/i与Pita间的聚合效应均显著高于各基因单独存在时的抗病效应,且以Pia和Pita间的聚合效应最强,携带该基因组合的所有品种对穗颈瘟均表现抗至高抗水平抗性。回交导入Pigm基因的所有17份株系对穗颈瘟的抗性均显著高于各自轮回亲本,且均达到了抗病以上水平。【结论】抗病基因Pigm及基因组合“Pia+Pita”在江苏粳稻抗穗颈瘟育种中具有重要的育种应用价值。     

利用CRISPR/Cas9技术创制抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系

【目的】创制新型抗稻瘟病香型早籼温敏核不育系，为高产优质杂交水稻选育提供资源。【方法】利用CRISPP/Cas9技术在水稻稻瘟病基因Pi21、温敏不育基因TMS5和香味基因Badh2的第1外显子处设计靶位点，构建多基因表达载体pC1300-2×35S::g^TMS5-g^Badh2-g^Pi21，转化优质常规籼稻品种中早70，测序鉴定分析获得纯合阳性稳定株系。利用稻瘟病喷雾接种和打孔接种方法对稻瘟病基因Pi21的纯合突变株系进行稻瘟病抗性鉴定，利用GC-MS技术对Badh2纯合突变株系的香味物质2-乙酰-1-吡咯啉（2-AP）含量进行测定。【结果】在T₀转基因株系中，Pi21、TMS5和Badh2突变频率分别为87.5%、80.0%和87.5%，突变类型多为双等位突变。从T₁代中筛选不含载体骨架的纯合突变株系，获得两种三突变纯合株系。稻瘟病接种结果表明，与野生型相比，T₂代Pi21纯合变异株系的抗性显著提高。同时，接种后纯合突变体株系内相关防卫基因的表达量显著上调，ROS积累量也显著增加。tms5纯合变异株系表现出典型的温敏不育特性，TMS5基因的表达水平与野生型相比显著降低，高温下Ub_L404基因的表达水平明显高于野生型。与野生型相比，在Badh2纯合突变体植株中Badh2的表达水平显著下调，并且香味物质2-AP含量极显著增加。【结论】利用CRISPR/Cas9技术成功对Pi21、TMS5和Badh2基因同时进行定向编辑，获得了具有高抗稻瘟病的香型温敏不育系，为高抗、香型不育系材料的选育提供参考，加快高产优质杂交水稻的选育。     

2020年我国审定的水稻品种基本特性分析

归纳分析了2020年我国通过省级以上审定水稻品种的基本特性。2020年我国通过省级以上审定的水稻品种共有1 936个次（574个品种通过国家审定）,籼型常规稻、籼型三系杂交稻、籼型两系杂交稻、粳型常规稻、籼粳交杂交稻和不育系分别为144、670、582、424、45和71个,其中,国审品种数比2019年增加54.30%,非国审品种数比2019年增加43.07%。2020年通过审定的籼型常规稻、籼型两系杂交稻、籼型三系杂产稻、粳型常规稻和粳型杂交稻区试产量分别为519.59、609.99、589.82、610.00和685.30 kg/667 m²,除粳型常规稻外,其他类型品种的区试产量相比2015—2019年均有一定程度提升。2020年国审品种优质达标率为78.57%,非国审水稻品种优质达标率为60.61%,均比2019年有提高,表现好。2020年通过审定的品种综合抗性表现总体仍不够好,国审品种中仅13.59%的品种对稻瘟病表现为中抗以上水平,仅5.11%的品种对白叶枯病表现为中抗,非国审品种中仅34.08%的品种对稻瘟病表现为中抗以上水平,仅20.09%的品种对白叶枯病表现为中抗以上水平,但有部分品种对稻瘟病和白叶枯病表现出高抗。     

近10年云南省育成的粳稻品种性状分析

云南省近10年（2011—2020年）已育成粳稻品种98个,根据区域试验组别和品种类型可分为中海拔常规粳稻、高海拔常规粳稻、三系杂交粳稻、两系杂交粳稻4种类型,比较分析了这4种类型高原粳稻品种的产量、抗性和米质。结果表明,育成的品种以常规粳稻为主,占比73.47%;育种主体以科研院所为主,占比90.82%;杂交粳稻产量较常规粳稻高6.16%,中海拔常规粳稻产量较高海拔常规粳稻高6.42%,每穗实粒数增加是近年高原粳稻增产的主要因素;对稻瘟病抗性总体不足,而对白叶枯病具有较强抗性;稻米品质总体不佳,中海拔常规粳稻米质优于高海拔常规粳稻,限制云南高原粳稻米质的关键因素是整精米率、垩白粒率、精米率和垩白度。适当增大个体,构建更高层次的个体群体协调平衡是高原粳稻育种的重点方向。     

2008—2019年安徽省审定的水稻品种主要性状分析

分析了2008—2019年通过安徽省审定水稻品种的生育期、产量、抗性、米质等性状。结果表明,2008—2019年共有314个水稻品种通过安徽省审定,其中,籼稻257个、占比81.8%,粳稻57个、占比18.2%;种业企业是选育单位的主体,其参与选育的品种占比高达75.2%;随着年代的推进,除中粳稻品种外,通过审定品种的生育期总体呈延长趋势,晚籼稻和晚粳稻生育期表现更加明显;随着年代的推进,产量水平总体呈现上升趋势,晚粳稻增幅更加显著;对稻瘟病抗性的表现总体较为理想,大部分品种处于“中感”至“中抗”水平,但“抗”级以上品种占比仅为3.8%;对稻曲病抗性的表现同样较为理想,大部分品种处于“感”至“中抗”水平,“抗”级以上品种占比38.7%;米质达部颁标准3级及以上的品种占比83.1%,但达2级及以上的品种仅占36.3%。因此,要围绕“抗性更强、米质更优”进行安徽省的水稻育种。     

分子标记辅助选择Pi9基因改良水稻不育系桃农1A稻瘟病抗性

以籼稻品系75-1-127为广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的供体亲本,先后以三系保持系桃农1B及其不育系桃农1A为受体亲本,利用Pi9基因内共显性InDel标记CoInDF₁R₂开展MAS回交育种以定向改良桃农1A稻瘟病抗性。分子标记CoInDF₁R₂在75-1-127基因组中扩增出1条大小为354 bp的条带,而在桃农1B和桃农1A基因组中扩增条带大小约为470 bp。分别以75-1-127与CO39作为抗病对照与感病对照进行室内人工接种,得到桃农1A、桃农1B及其改良不育系和保持系的抗菌谱,结果显示,75-1-127的抗性频率为86.67%,桃农1A与桃农1B的抗性频率均为6.67%,而改良不育系桃农1A-Pi9及其保持系桃农1B-Pi9的抗性频率同75-1-127,且田间病圃表现高抗苗瘟。经田间不育特性、农艺性状与产量结构调查分析,育成1个高抗稻瘟病、不育性彻底且稳定、柱头外露率高、包颈粒率低、农艺产量性状优良的新不育系桃农1A-Pi9-1及其配套保持系桃农1B-Pi9-1,实现了桃农1A稻瘟病抗...     

我国粳不籼恢亚种间杂交稻的研究进展与展望

目前籼粳亚种间杂交稻绝大多数为粳不籼恢亚种间杂交稻。自第1个粳不籼恢亚种间杂交稻甬优6号在浙江省通过品种审定以来,利用粳型不育系与籼粳中间型广亲和恢复系配组,已选育出了一批有影响力的籼粳杂交稻,表现出超高产的产量潜力,在生产上广受欢迎。本文对我国籼粳亚种间杂交稻的发展历史、粳不籼恢亚种间杂种优势利用研究的现状进行回顾与展望,以期为我国今后籼粳亚种间杂种优势利用研究和籼粳亚种间杂交稻培育提供有益的借鉴与参考。