稻瘟病抗性基因Pi1和Pi2的聚合及其育种价值分析

水稻稻瘟病的发病受外界条件影响较大,单纯依靠人工接种抗性鉴定比较困难。因此,人工接种抗性鉴定与分子标记辅助选择结合应用对提高抗性育种效率具有重要意义。本研究利用已建立的水稻抗稻瘟病基因Pi1和Pi2显性分子标记,对黑龙江省主栽品种空育131进行分子标记辅助选择,将Pi1和Pi2基因聚合到空育131中,对其原始亲本和不同基因组合聚合后代进行了稻瘟病田间抗性鉴定,对2个抗性基因的聚合效应进行了统计和评价,由此明确了Pi1和Pi2基因在寒地育种辅助选择中的应用价值。     

具抗稻瘟病基因Pi25杂交稻恢复系的分子标记辅助选育

 从组合中156/谷梅2号所衍生的重组自交系群体中选择携带抗稻瘟病基因Pi25的3个株系,分别与高产恢复系9308和3 11配组,通过单粒传法获得的6个F6重组自交系群体用于研究。在Pi25先前定位的遗传图谱上,新增加与该基因紧密连锁的分子标记RM3330和A7,并结合RM3330和A7分子标记辅助选择的结果,共筛选到了109个Pi25基因纯合的株系。用现有的与恢复基因连锁的标记对这109个株系进行二次筛选,最终获得20个Pi25基因和恢复基因均纯合的株系。对育性恢复力鉴定试验表明,选育出的抗病恢复系具有较好的恢复能力,并已应用于育种实践;人工稻瘟病接种试验证实,所用标记不同,分子标记辅助选择的效率差异显著,单个标记辅助选择符合率均不高,而采用目标基因两侧连锁的标记同时进行辅助选择,则可以明显提高分子标记辅助选择符合率。     

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。     

水稻稻瘟病抗性基因Pi ta的SNP检测方法

 针对稻瘟病抗性基因Pi ta位点上的抗感基因的编码产物仅有1个氨基酸的差异,利用已经建立的检测该基因的SNP方法以及作者在该基因编码序列构建的四引物扩增受阻突变体系PCR,对62份2012年长江上游国家水稻区域试验材料和97份陕西省水稻区域试验材料进行了Pi ta基因检测,2种分子标记检测结果一致。该方法的检测结果真实可靠,可以用于检测水稻Pi ta基因位点。     

云南地方稻种的多样性及优异种质研究

 以5285余份云南地方稻种资源为研究对象进行云南地方稻种的多样性及优异种质研究。结果表明：（1）云南是中国稻种最大的遗传和生态多样性中心及其天然宝库，不仅性状间多样性存在较大差异，更重要的是地州间的多样性差异也十分明显，云南稻种资源的多样性大致可划分为多样性中心区、多样性扩散区和多样性贫乏区。（2）云南是中国稻种优异种质的富集中心, 云南地方稻种是开展中国稻种资源核心种质研究的最佳材料。（3）以云南地方稻种为研究对象开展云南稻种核心种质库的构建工作，不仅可以构建理想的核心种质库，而且可以明确核心种质的系统发生规律和建立优异核心种质动态基因库     

抗稻瘟病基因Pi9的STS连锁标记开发及在分子标记辅助育种中的应用

 利用带有广谱抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75 1 127作为抗病基因供体亲本,用于扬稻6号和R6547抗病性的回交育种。通过比较75 1 127、扬稻6号和日本晴的Pi9基因位点的DNA序列,开发出了与Pi9基因紧密连锁的共显性STS（序列标记位点）标记PB9 1,用于Pi9基因的分子标记辅助选择。结合田间农艺性状选择和分子标记辅助选择,培育出8个Pi9基因纯合的回交后代株系。其中,具有扬稻6号和R6547遗传背景的株系各4个。经湖北恩施和宜昌的病圃鉴定,携带有抗病基因株系的稻瘟病抗性水平较受体品种扬稻6号和R6547有不同程度的提高。具有R6547遗传背景的株系08C893配制的杂交组合在上述病区的抗性表现也明显优于对照品种扬两优6号。上述结果说明,共显性标记PB9 1在Pi9抗稻瘟病基因分子标记辅助育种中具有应用价值,并且Pi9基因作为稻瘟病抗源之一可以在湖北稻区进行有效利用。     

抗稻瘟病基因Pi9的STS连锁标记开发及在分子标记辅助育种中的应用

利用带有广谱抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75-1-127作为抗病基因供体亲本,用于扬稻6号和R6547抗病性的回交育种。通过比较75-1-127、扬稻6号和日本晴的Pi9基因位点的DNA序列,开发出了与Pi9基因紧密连锁的共显性STS(序列标记位点)标记PB9-1,用于Pi9基因的分子标记辅助选择。结合田间农艺性状选择和分子标记辅助选择,培育出8个Pi9基因纯合的回交后代株系。其中,具有扬稻6号和R6547遗传背景的株系各4个。经湖北恩施和宜昌的病圃鉴定,携带有抗病基因株系的稻瘟病抗性水平较受体品种扬稻6号和R6547有不同程度的提高。具有R6547遗传背景的株系08C893配制的杂交组合在上述病区的抗性表现也明显优于对照品种扬两优6号。上述结果说明,共显性标记PB9-1在Pi9抗稻瘟病基因分子标记辅助育种中具有应用价值,并且Pi9基因作为稻瘟病抗源之一可以在湖北稻区进行有效利用。     

籼型水稻中稻瘟病抗性基因分布及抗性研究

稻瘟病严重威胁着水稻的安全生产。目前,培育抗性品种是控制稻瘟病危害最经济有效的途径之一。本研究利用11个主效稻瘟病抗性(R)基因(Pi2、Piz-t、Pi9、Pi54、Pik-m、Pid3、Pib、Pit、Pi5、Ptr和Pita)的分子标记对48个常规稻、15个不育系和129个杂交稻进行了检测。结果表明,在常规稻中,Ptr和Pi5的分布频率均为35.42%,Pib、Pi2、Piz-t、Pit的分布频率介于20.0%~30.0%之间,其余均在15%以下;在不育系中,Pita的分布频率为40.0%,其余均在20%以下;杂交稻中,Pita、Pib、Pi54、Ptr和Pi5的分布频率在40.31%~55.04%之间,其余均在20%以下;Pita在各个品系中均广泛存在,频率介于35.42%~51.16%。田间抗性评价表明,R基因较多的品种具有较高的抗性。综上所述,在参试的水稻材料中,不育系中存在抗性基因较少,所有类型材料中广谱抗性基因分布较少,抗性基因聚合可以有效提高稻瘟病田间抗性。     

水稻抗稻瘟病基因Pi-ta共显性分子标记的建立

 根据抗病基因Pi-ta和感病等位基因pi-ta在DNA序列上的单核苷酸长度多态性（single nucleotide length polymorphisms，简称SNLP）设计了3个特异性引物YL155、YL183和YL200，并分别用蓝色和绿色染料将YL155和YL183进行标记，而YL200不标记。在一个PCR反应中同时加入这3对引物，并应用ABI自动分析仪对PCR产物进行分析，结果发现，抗病基因Pi-ta纯合的样品获得一个峰值为181 bp的图谱，感病等位基因pi-ta纯合的样品获得一个峰值为183 bp的图谱，而抗病基因Pi-ta处于杂合状态的样品出现两个峰。由此建立了水稻抗稻瘟病基因Pi-ta的共显性分子标记。以杂交组合Katy/RU9101001的12个F2单株和15个水稻品种为材料，利用已建立的显性分子标记和稻瘟病菌人工接种试验对共显性标记的正确性进行了验证，结果发现三者的实验结果完全吻合，因此该共显性标记可应用于水稻抗病基因Pi-ta的分子标记辅助选择。     

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。     

云南地方水稻品种抗稻瘟病基因Pita功能区段序列变异分析

稻瘟病抗性基因序列变异的分析与认识是挖掘水稻抗稻瘟病基因资源的基础。对来源于云南省56个县(市)的218份地方稻品种稻瘟病抗性基因Pita第二编码区功能位点区段的609个碱基进行了测序分析。结果表明,所有供试品种在此序列上有18个变异位点,存在46种DNA单倍型和28种蛋白类型,其中DNA单倍型Pita-H1、Pita-H2、Pita-H6频率较高,三者比例分别为17.89%、29.82%、20.18%,合计67.89%,是云南的优势单倍型,而其他单倍型频率较低,频率0.46%~3.67%。携带Pita抗性基因(编码区第2752位功能位点碱基为G)的品种共61个,占供试材料的27.98%,其中39个品种(占63.93%)与越南抗性品种Tetep序列一致。Pita抗性基因在水稻各亚种和生态型中的分布是不平衡的,籼稻中的频率为35.06%,粳稻中为24.11%,水稻中31.03%,陆稻中21.92%,黏稻中30.77%,糯稻中18.37%。Pita抗性基因在云南省广泛分布,36县(市)检测到了Pita抗性基因,但南部地区频率高于其他地区,且有的县频率较高,呈小集中的特点,海拔2200m以上的7个品种未能检测到Pita抗性基因。     

稻瘟病抗性基因的鉴定及利用进展

20世纪60年代中期,日本率先开展了水稻品种抗稻瘟病基因分析的研究工作,鉴定了最初的8个抗性位点上的14个基因,并建立了一套抗稻瘟病基因分析用的鉴别体系（JDCs, Japanese differential cultivars）,随后,国际水稻研究所和中国等产稻国也逐渐开展了水稻稻瘟病抗性遗传的系统性研究。截至2007年12月,已至少报道了58个抗稻瘟病位点共67个主效基因。这些基因成簇地分布于除第3染色体外的所有水稻染色体上,其中,66个为显性基因,1个为隐性基因,包括Pi b、Pi ta、Pi z5、Pi zt、Pi 9、Pi d2、Pi 36和Pi 37等8个已被克隆的基因(Pi z5、Pi zt和Pi 9同为Pi z基因位点上的复等位基因)。还讨论了合理利用抗性基因等问题。     

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。     

基于SSR标记的云南地方稻种群体内遗传多样性分析

 用20对SSR引物对原产于云南的16份地方稻种和2份选育品种进行单个品种群体内的遗传多样性分析。结果表明,87.5%的地方品种群体内SSR多态性高于选育品种,而12.5%的地方品种群体内SSR标记多态性与选育品种相近。81.2%的地方稻种群体内的等位基因数(Na)和Nei基因遗传多样性指数(He)高于选育品种,而18.8%的地方品种群体内Na和He与选育品种相同或略小。水稻地方稻种群体内He的差异较大,其变异范围为0.0146～0.5117,其中,黄板所 1（1980年收集）、黄板所 2（2007年收集）、麻线谷 1（1980年收集）、麻线谷 2（2007年收集）的群体内遗传多样性较高,分别为0.2327、0.4214、0.5117和0.4489。87.5%地方品种的杂合度(Ho)明显高于选育品种;地方品种群体间遗传多样性差异很大,其中1/4的遗传差异来源于地方稻种群体内,差异极显著。RM333、RM257和RM180在供试云南地方稻种群体内的多态性、等位基因数、多样性指数和变异百分率均较高,适用于云南地方稻种群体内遗传多样性检测。     

Clustering of Major Genes Conferring Blast Resistance in a Durable Resistance Rice Cultivar Gumei 2

By using 304 recombinant inbred lines derived from indica rice cross Zhong 156/Gumei 2, a linkage map consisting of 177 marker loci and covering 12 rice chromosomes was constructed and employed for mapping genes conferring blast resistance in rice. Genomic location of gene Pi25(t) conferring neck blast resistance to the Chinese isolate 92-183 (race ZC15) was verified to be located between markers A7 and RG456 on chromosome 6, with genetic distances of 1.7 cM and 1.5 cM to A7 and RG456,respectively. Leaf blast resistance of Gumei 2 to the Philippine isolate Ca89 (lineage 4) was found to be controlled by a single gene. The gene tentatively designated as Pi26(t) was located between makers B10 and R674 on chromosome 6, with genetic distances of 5.7 cM and 25.8 cM to B10 and R674 respectively. Resistant alleles at both gene loci were derived from Gumei 2,indicating an existence of resistance gene cluster in Gumei 2.     

云南地方品种子预44中一个新的抗稻瘟病基因的定位

【目的】子预44是具有广谱持久稻瘟病抗性的云南地方粳稻品种。为了揭示子预44广谱持久抗瘟机制并在抗稻瘟病育种中进行有效利用,【方法】利用江南香糯与子预44杂交构建的遗传群体及分离自云南罗平的稻瘟病菌株LP36进行子预44的抗性遗传分析和抗性基因定位。【结果】子预44对LP36的抗性为单显性基因控制,暂定名为Pi-zy4(t),它位于水稻第4染色体长臂上SSR标记RM5503与RM3276之间约318 kb区间内。【结论】Pi-zy4(t)为新的抗稻瘟病基因。研究结果为子预44的育种利用和Pi-zy4(t)基因的克隆提供了重要信息。