分子标记辅助选择与花药培养相结合快速聚合水稻白叶枯病抗性基因

以受微效多基因控制白叶枯病抗性的五丰占2号和主基因[i]xa5[/i]控制的IRBB5为材料,应用分子标记辅助选择、花药培养和回交技术研究了主基因与微效多基因聚合的途径。经查阅GeneBank中RG556的序列,利用在线引物设计软件Primer 3设计了一条新的R引物：5′CCAGACACCACTGCACATTC3′,克服了原引物Tm值相差太大,扩增效率低的缺点,使PCR扩增效率提高了近10倍。采用病斑长度与五丰占2号相近且携有xa5基因的五丰占2号[sup]2[/sup]/IRBB5 B[sub]1[/sub]F[sub]1[/sub]植株进行花药培养,获得30株二倍体植株,其中16株携有[i]xa5[/i]基因。携有[i]xa5[/i]基因的植株的平均病斑长度仅0.1 cm,对白叶枯病的抗性明显强于双亲。成功地聚合了白叶枯病抗性主基因和微效多基因。从配组到获得主基因和微效多基因聚合材料仅用两年时间,比常规育种方法缩短1~2年。     

利用分子标记技术聚合2个白叶枯病基因改良华占的白叶枯病抗性

以镇084和IRBB5为白叶枯病抗性基因的供体亲本,华占为受体亲本,通过杂交、二次回交,再进行一次复交,在分离世代利用分子标记辅助选择技术、白叶枯病菌接种鉴定和农艺性状筛选等措施,育成携带xa5、Xa7和xa5+Xa7基因的改良株系各1个,并对改良株系进行了抗白叶枯病鉴定。结果表明,分别携带xa5、Xa7基因的改良株系B1和B2对菌株PXO99均表现为高感,对其他4个菌株都表现为高抗或抗;携带xa5+Xa7基因的株系B3对PXO99表现为中感,对其他4个菌株都表现为高抗,抗性水平明显好于仅携带单基因的B1和B2。     

利用功能标记鉴定普通野生稻中的白叶枯病抗性基因

 以9个菲律宾白叶枯病菌小种对供试的9份普通野生稻（Oryza rufipogon Griff.）及1份高感白叶枯病材料IR24进行抗性鉴定,发现IR24对所有的菌株都表现为高感, 6份野生稻材料对9个菌株表现全抗,占参试野生稻总数的67%。取自广西玉林的1份材料只感PXO280(P8),海南万宁的1份材料感PXO71(P4),广州高州的1份材料对PXO79、PXO99和PXO339感病,而这几份材料对其余菌株都表现为抗病,说明每份材料至少含有1个抗性基因。利用已克隆的白叶枯病抗性基因xa5、xa13、Xa21和Xa27的功能标记检测,结果表明9份供试普通野生稻中都不含抗性基因xa5、Xa21;5份为显性Xa13纯合体,4份为隐性抗病xa13杂合体;5份为抗病显性Xa27纯合体,3份为隐性xa27纯合体,1份材料中xa27和Xa27都不存在。     

疣粒野生稻抗白叶枯病新基因的初步鉴定

以10个菲律宾白叶枯病菌小种和1个中国白叶枯病菌小种为供试菌系,以高感白叶枯病水稻品种IR24及携有不同抗白叶枯病基因的近等基因系IRBB1等16个材料作为参照,对粳稻品种8411/疣粒野生稻体细胞杂交获得的两个抗白叶枯病新种质SH5和SH76进行了白叶枯病抗谱鉴定。结果表明SH5和SH76在苗期的抗谱较广,并且与已知抗病基因的抗谱不同,但与IRBB5(xa5)和IRBB7(Xa7)相似。分别用xa5和Xa7的分子标记2F_1R和M5进行检测,确定SH5和SH76中不含有xa5和Xa7基因。初步推测SH5、SH76可能含有一个新的抗病基因或者一个连锁的基因簇群。     

利用分子标记辅助选择改良温恢117白叶枯病抗性

以恢复系温恢117为受体,以IRBB21为抗白叶枯病基因Xa21的供体,通过杂交、多次回交和自交,结合分子标记辅助选择技术,将Xa21基因导入温恢117中,结合抗性基因Xa21的分子检测和农艺性状表现,筛选出带有Xa21基因的15个恢复系株系.采用白叶枯病菌株的专化强毒菌系P6进行接种鉴定,各株系的白叶枯病抗性均强于受体亲本温恢117,其中株系M033抗性与IRBB21相当,而农艺性状与温恢117相近.     

分子标记辅助选择抗稻白叶枯病基因在选育水稻广亲和恢复系上的应用

 以IRBB21为Xa21基因供体,广亲和恢复系4183为受体，进行1次杂交并回交3次，逐代用分子标记检测手段，导入广谱抗白叶枯病基因Xa21,在保持广亲和恢复系4183优良经济性状的基础上，增强其抗白叶枯病的能力，育成抗白叶枯病的广亲和恢复系抗4183，其抗性达到了IRBB21的抗性水平，且保持了4183的广亲和性、恢复性及优良的经济性状。并就杂交水稻白叶枯病的抗性改良及育种对策进行了讨论。     

水稻白叶枯病抗性基因鉴定进展及其利用

 1982~1987年，日本热带农业研究中心（TARC）和国际水稻研究所（IRRI）合作采取统一研究方案，创建了国际水稻白叶枯病抗性鉴别系统。统一了命名，删去了重复（包括与Xa3相同的Xa4b、Xa6和xa9）。截至2005年6月，经国际注册确认和期刊报道的水稻白叶枯病抗性基因共30个，其中 Xa22(t)、Xa26(t)、xa26(t)、Xa27(t)、xa28(t)、Xa29(t)和3个Xa25(t)为暂定名基因，有待订正。在30个基因中，21个为显性基因（Xa），9个为隐性基因（xa）；13个表现全生育期抗性，15个为成株期抗性，Xa21和Xa25(t) (O. minuta)两个基因在分蘖后期表达抗性。已被定位的抗性基因有17个，即第11染色体上有7个，Xa3、Xa4、Xa10、Xa21、Xa22(t)、Xa23和Xa26；第4染色体上有4个，Xa1、Xa2、Xa12和Xa14;第5染色体上有2个，xa5和xa13；第6染色体上有Xa7和Xa27；第12染色上有Xa25(t)；第1染色体上有Xa29（t）。包括Xa1、xa5、Xa21、Xa26五个基因已被克隆。并讨论了合理利用抗性基因等问题。     

分子标记辅助选择改良水稻光温敏核不育系华201S的白叶枯病抗性

 以华201S为受体亲本,以含Xa21和Xa7基因的抗白叶枯病材料华恢20为供体亲本,进行1次杂交、3次回交和3次以上自交,每个世代用基因内标记PTA248对Xa21进行分子检测,用连锁标记STSP3（与Xa7的遗传距离为0.9 cM）对Xa7进行检测。新选育的4个株系YR7009(Xa21)、YR7014(Xa21)、YR7016(Xa7)和YR7023(Xa7/Xa21)在生育期、主要农艺性状、育性转换特性方面都与华201S基本相似。YR7009(Xa21)和YR7014(Xa21)对PXO61、PXO99、ZHE173和GD1358等4个菌株具有良好的抗性,而对FuJ和YN24不具有抗性。YR7016(Xa7)和YR7023(Xa7/Xa21)对6个菌株都表现良好的抗性,尤其是聚合双基因的YR7023(Xa7/Xa21)对6个菌株都表现高抗。表明已经将广谱白叶枯病抗性基因Xa21和Xa7渗入到华201S中,成功地改良了华201S的白叶枯病抗性。     

水稻抗白叶枯病基因xa5的原核表达及蛋白纯化

水稻是重要的粮食作物,其产量高低与病虫害等因素密切相关,由黄单胞杆菌引起的水稻白叶枯病是导致水稻产量减少的主要病害之一。控制白叶枯病最安全、经济有效的方法是培育抗病品种,隐性抗病基因xa5是重要的水稻白叶枯病抗性基因。通过构建显性及隐性xa5基因的原核表达载体(PGEX-4T-1-Xa5和PGEX-4T-1-xa5),转化大肠杆菌BL21,经0.2 mmol/L IPTG 28℃ 诱导4 h,表达显性Xa5和隐性xa5蛋白;结合western-blotting分析,结果表明表达的蛋白是带有GST标签的融合蛋白,最后利用谷胱甘肽亲和层析柱将蛋白纯化,为后期研究xa5基因的功能提供基础。     

多基因聚合育成优质高产杂交稻新组合中优161

通过文献检索和基因标记检测,判定水稻品种特青和抗白叶枯病基因聚合品系IRBB51所携带的有利基因,其中特青携带抗稻瘟病基因Pib和Pita、抗白叶枯病基因Xa4,IRBB51携带抗稻瘟病基因Pib、抗白叶枯病基因Xa4和xa13、优质基因wx。建立了特青/IRBB51重组自交系群体,育成在5个目标基因座位上均携带有利等位基因的恢复系中恢161,与不育系中9A配组育成优质、高产的杂交稻新组合中优161,于2009年通过国家农作物品种审定。研究表明,综合利用不同水稻材料携带的共有有利基因和互补有利基因,可快速有效地实现多性状有利基因的聚合。     

Improvement of Bacterial Blight Resistance in Rice Cultivars Jyothi and IR50 via Marker-Assisted Backcross Breeding

Abstract

In pathogen population analysis of 208 Xanthomonas oryzae pv. oryzae(Xoo) strains that were assembled from different parts of India, 21 pathotypes were identified on the basis of disease reactions on near-isogenic lines (NILs) and 13 pathotypes, on rice differentials. Rice cultivars, Jyothi and IR50, which are high yielding but highly prone to bacterial blight (BB) caused by pathogen populations of Xanthomonas oryzae pv. oryzae in India, were chosen. To improve the BB resistance of these two varieties, a pyramid line, NH56, containing four R-genes, Xa4, xa5, xa13, and Xa21, was selected as the R-donor based on resistance to existing pathogen population. The four R-genes were successfully transferred to cultivars through a traditional backcross method and their presence was documented with marker-aided selection (MAS). Thirty BC₄F₂ plants derived from JxNH56 (cv. Jyothi) and 45 BC₄F₂ plants derived from IR50xNH56 (cv. IR50) had all four resistance genes (Xa4, xa5, xa13, and Xa21), which should be useful resistance donors for breeding other BB-resistant elite indica varieties.     

转溶菌酶基因水稻回交转育籼型杂交稻亲本

以抗稻瘟病的粳稻中花9号转溶菌酶基因材料D2 1 2与籼型杂交稻两优培九的恢复系9311及不育系培矮64S、汕优63的恢复系明恢63分别杂交和多代回交,进行外源溶菌酶基因的转育。对获得的转育回交后代B39311、B3MH63、B2PA64S和回交自交后代B2F29311、B2F2MH63、B1F2PA64S进行了PCR分析,表明外源基因在回交后代中呈1∶1分离,而在回交的自交后代中呈3∶1分离,证明外源溶菌酶基因是以单拷贝稳定传递给后代的。2003年和2004年对转育后代和测交组合进行了稻瘟病抗性调查,结果表明,转育后代抗性与轮回亲本相比、测交组合抗性与对应杂交稻组合相比都有了较大提高。随着转育回交世代的增加,抗性增强得越明显。研究表明通过回交转育方法将外源溶菌酶基因导入杂交稻亲本是选育抗稻瘟病杂交稻新组合的一条简便有效的途径。     

水稻白叶枯病菌小种分化的监测

通过每10年1次对病原菌致病力分化的监测发现,国内稻区病菌小种的组成基本稳定,仅个别小种有所变化。目前流行的优势小种仍为C1和C2群,即携带有[i]Xa3[/i]抗性基因的品种仍可广泛种植;但能够侵染[i]Xa4[/i]抗性基因的C4、C5群小种的数量有所增加,即将达到流行的阈值。为便于与国内外小种鉴别的结果相比较,选用IRRI推出的几个近等基因系材料作为鉴别品种,将中国的白叶枯病菌区分为8个小种(C1~C8)     

玉米茎秆抗倒伏相关性状的遗传效应分析

利用主基因+多基因混合遗传多世代联合分析的方法,对玉米自交系K12和A7110组配的正反交组合进行6个世代(P1、P2、F1、B1、B2、F2)联合分析.结果表明,茎粗正交组合中的最适模型为D-1模型(1对加性-显性主基因+加性-显性多基因),茎粗的反交组合的最适模型均为E-1模型(2对加性-显性-上位性主基因+加性-...     

水稻短根的遗传分析

 用水稻短根突变化RM1、RM2与原品种Ohchikara杂交配成两个组合的P₁、 P₂、 F₁、 F₂、 B₁₁、B'₁₁、B₁₂、 B'₁₂ 以及F₃世代，调查冠根长度，研究短根性状的遗传。结果表明，RM1和RM2的短根性状均受单个位点稳性核基因（srt1srt1），并且RM1和RM2的短根基因是等位的。讨论了srt1基因在杂交稻和中子纯度快速鉴定中的应用。     

玉米纹枯病抗性的主基因+多基因混合遗传分析

利用自交系CML429(高抗)、CI23(中抗)、DM9(高感)和478(高感)组配得到6对正反交组合以及抗感组合CML429×DM9的P₁(CML429)、P₂(DM9)、B₁、B₂、F₁和 F₂ 6个世代材料进行玉米纹枯病抗性鉴定,研究分析这些抗感组合的抗性遗传特性。结果表明：玉米纹枯病抗性基本不存在胞质效应,抗性遗传符合两对加性-显性-上位性主基因+加性-显性-上位性多基因遗传模型;主基因间表现为加性-显性-上位性作用,两对主基因的加性效应分别为-1.228 4和-1.228 4,显性效应分别为-0.206 5和-0.206 3,其遗传效应值大小基本相同,且两对主基因间的加性效应与显性效应互作的上位性效应也相差不多,分别为0.293 1和0.293 5,两对主基因的遗传效应基本相同。抗感组合不同世代中F₂的主基因遗传率最高(70.22%);多基因遗传率在B₂最高(10.17%)。因此,在F₂的选择效率最高。