利用分子标记辅助选择聚合Pi9(t)和Xa23基因

利用分子标记辅助选择将广谱高抗稻瘟病的Pi9(t)基因和全生育期高抗白叶枯病的Xa23基因聚合到同一优良株系中,获得了含双基因的优良株系L10～L13.用来自不同地区的20个稻瘟病小种和中国流行的7个白叶枯病小种及安徽白叶枯病小种对聚合株系进行接菌鉴定,结果显示:聚合Pi9(t)和Xa23基因的株系L10～L13同时抗稻瘟病和白叶枯病;与稻瘟病的供体亲本75-1-127相比,抗性水平相当,均达抗级(R)水平,且抗谱相同;与白叶枯病的供体CBB23相比,对白叶枯病的抗性时期一致,均表现为全生育期抗性,而且抗性水平和抗谱相似.通过田间农艺性状的筛选,获得的双基因聚合系具有较好的农艺性状,可直接应用于生产或作为抗性亲本.     

分子标记辅助培育水稻抗白叶枯病和稻瘟病三基因聚合系

水稻的白叶枯病和稻瘟病是水稻的两大主要病害, 通过分子标记辅助选择与传统的杂交、自交相结合的方法, 将抗稻瘟病的Pi9(t)基因和抗白叶枯病的Xa21及Xa23基因聚合到同一株系中, 经多代大田或/和温室接菌鉴定、室内标记选择和田间农艺性状的筛选, 获得了4个三基因聚合且农艺性状优良的株系L17~L20。用不同国家和地区的20个稻瘟病小种、中国流行的7个白叶枯病菌系C1~C7以及安徽省流行的白叶枯病菌系进行大田或/和温室抗病性鉴定, 结果显示, 株系L17~L20对20个稻瘟病小种均表现出抗性, 抗性水平与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当, 抗谱相同; 对白叶枯病的抗性和抗谱与Xa23基因相似, 不论在苗期还是在成株期均抗白叶枯病。与Xa21、Xa23基因的供体亲本M12和CBB23相比, 成株期的抗性水平有所增强。利用多重PCR技术, 在同一PCR反应中可同时选择Pi9(t)和Xa21基因, 提高了PCR选择效率。     

利用分子标记辅助选择聚合水稻基因Xa21和Pi9(t)

通过有性杂交和田间多代选育，利用分子标记辅助选择和田间／温室抗性鉴定，将广谱高抗白叶枯病的Xa21，基因和高抗稻瘟病的Pi9(t)基因聚合到同一品系中，获得双基因纯合且农艺性状稳定的株系。用中国7个和安徽省流行白叶枯病病菌以及多个稻瘟病小种进行抗病性鉴定，结果表明：双抗基因系同时抗白叶枯病和稻瘟病，抗性级别为HR-R，抗谱与供体亲本一致，抗性水平基本相当。室内考种结果显示：双抗基因系间株高变异较大；单株有效穗比两亲本弱；结实率和千粒重明显优于Xa21，基因的供体M12，与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当。     

标记辅助培育水稻抗稻褐飞虱和稻白叶枯病基因聚合系

稻白叶枯病和稻褐飞虱是水稻的主要病虫害,利用优良的抗性基因培育抗性基因聚合系对于防治稻白叶枯病和稻褐飞虱具有重要意义。本研究通过回交与分子标记辅助选择相结合的方法,将抗稻白叶枯病基因Xa23和抗稻褐飞虱基因Bph3分别导入主栽杂交水稻品种的保持系先B、天B、盟B、龙特甫B和桂B中。结果表明,获得稳定的单抗性基因导入系1436份和双抗性基因聚合系144份。人工接种鉴定结果显示,Xa23导入系和Xa23Bph3聚合系对抗稻白叶枯水平达到中抗和接近高抗的水平(1.1～3.0级),Bph3导入系和Xa23Bph3聚合系抗褐飞虱水平达中抗到抗的级别(3.2～4.0级)。农艺性状分析显示多数抗性基因聚合系的株高、剑叶长宽度、每穗粒数、结实率、千粒重等主要农艺性状与受体差异不显著,只有少数聚合系有1～2个性状的差异。SSR标记分析表明抗性基因聚合系的遗传背景回复率达89.6%～97.8%,等位性位点纯合度达95.6%～99.9%。初步证明本研究已成功地获得抗稻白叶枯病和稻褐飞虱基因的聚合系,这些抗性改良保持系具有良好的应用前景,并为建立完善的分子设计育种平台提供了重要育种材料基础。     

运用分子标记辅助选择技术改良9311白叶枯病抗性的研究

以9311为轮回亲本,以IRBB21为抗白叶枯病供体亲本,通过杂交和三次回交以及两次自交,结合农艺性状的选择,建立起具44个株系的BC3F3群体.分别用连锁标记pTA248和基因内STS标记MXA21对抗性基因Xa21进行前景选择.用均匀分布在水稻全基因组的248个SSR标记,进行两亲本之间的多态性分析,获得76个具多态性的SSR标记,用于背景选择.结果选到基因型背景回复到轮回亲本的73.68%-88.16%,且Xa21基因纯合的株系4个,分别为M071、M082、M086和M087.以Xa21的鉴别菌系菲律宾6号小种PXO99接种鉴定表明,9311为感(S),IRBB21为抗(R),中选株系M071和M082的抗性与IRBB21相同,为抗(R)级,M086和M087抗性略低于IRBB21,为抗到中抗(R/MR),这两个株系内单株之间抗性有差异.农艺性状考察结果显示,中选株系与轮回亲本9311相似.以中选株系M086与培矮64S配制的F1和原组合两优培九(培矮64S/9311)进行比较,对白叶枯病的抗性有了明显提高,综合农艺性状相似.论文就白叶枯病抗性基因的综合利用以及育种方法进行了讨论.     

运用分子标记辅助选择技术改良9311白叶枯病抗性的研究

以9311为轮回亲本，以IRBB21为抗白叶枯病供体亲本，通过杂交和三次回交以及两次自交，结合农艺性状的选择，建立起具44个株系的BC3F3群体。分别用连锁标记pTA248和基因内STS标记MXA21对抗性基因Xa21进行前景选择。用均匀分布在水稻全基因组的248个SSR标记，进行两亲本之间的多态性分析，获得76个具多态性的SSR标记，用于背景选择。结果选到基因型背景回复到轮回亲本的73．68％——88．16％，且Xa21基因纯合的株系4个，分别为M071、M082、M086和M087。以Xa21的鉴别菌系菲律宾6号小种PX099接种鉴定表明，9311为感(S)，IRBB21为抗(R)，中选株系M071和M082的抗性与IRBB21相同，为抗(R)级，M086和：M087抗性略低于IRBB21，为抗到中抗(R／MR)，这两个株系内单株之间抗性有差异。农艺性状考察结果显示，中选株系与轮回亲本9311相似。以中选株系M086与培矮64S配制的Fl和原组合两优培九(培矮64S／9311)进行比较，对白叶枯病的抗性有了明显提高，综合农艺性状相似。论文就白叶枯病抗性基因的综合利用以及育种方法进行了讨论。     

运用分子标记辅助选择技术改良9311白叶枯病抗性的研究

以9311为轮回亲本，以IRBB21为抗白叶枯病供体亲本，通过杂交和三次回交以及两次自交，结合农艺性状的选择，建立起具44个株系的BeF3群体。分别用连锁标记pTA248和基因内STS标记MXA21对抗性基因Xa21进行前景选择。用均匀分布在水稻全基因组的248个SSR标记，进行两亲本之间的多态性分析，获得76个具多态性的SSR标记，用于背景选择。结果选到基因型背景回复到轮回亲本的73．68％-88．16％，且Xa2j基因纯合的株系4个，分别为M071、M082、M086和M087。以Xa21的鉴别菌系菲律宾6号小种PxO99接种鉴定表明，9311为感(S)，IRBB21为抗(R)，中选株系M071和M082的抗性与IRBB21相同，为抗(R)级，M086和M087抗性略低于IRBB21，为抗到中抗(R／MR)，这两个株系内单株之间抗性有差异。农艺性状考察结果显示，中选株系与轮回亲本9311相似。以中选株系M086与培矮64S配制的F1和原组合两优培九(培矮64S/9311)进行比较，对白叶枯病的抗性有了明显提高，综合农艺性状相似。论文就白叶枯病抗性基因的综合利用以及育种方法进行了讨论。     

水稻两系不育系1892S抗白叶枯病和抗稻瘟病分子改良

以高配合力和抗倒能力强的光温敏两系不育系1892S为轮回亲本,与含抗白叶枯病Xa23基因和抗稻瘟病Pi9(t)基因的稳定株系7J278多代回交,连续自交、经系谱选择、花粉镜检、抗性鉴定和测交,结合分子标记辅助选择,获得1个携带两个抗性基因纯合的稳定光温敏核不育系N779S。利用中国7个流行白叶枯病菌株C1-C7和Xa23基因专化小种PXO99进行接种鉴定,N779S表现为R,受体亲本表现为S。苗期以15个稻瘟病流行小种进行接种,N779S抗性级别为0~1级,抗性水平明显高于受体亲本;在3个稻瘟病重发区种植,N779S穗发病率级别为2~5级,而受体亲本为7~9级。以改良系N779S为母本配置的杂交组合F1,对白叶枯病和稻瘟病的抗性水平均明显高于对照,同时表现出良好的配合力水平。表明Xa23基因和Pi9(t)基因不论是在纯合还是在杂合状态下,都能表现出良好的抗病能力。长日高温环境下花粉镜检结果显示,N779S为无或少花粉败育类型;农艺性状观察显示,改良株系与受体亲本在植株形态上差异不明显,但利用行业标准分析48个遗传位点,仍存在3个位点差异,表明改良系N779S与受体亲本不属于同一个品种。     

分子标记辅助选择Xa23基因培育杂交稻抗白叶枯病恢复系

水稻抗白叶枯病新基因Xa23抗谱广、抗性强,被定位在第11染色体上。以携带抗白叶枯病基因Xa23的抗病品系CBB23为抗源,以优良杂交稻亲本9311和1826为受体材料,采用杂交和复交,在分离群体中利用与Xa23紧密连锁的EST标记C189进行分子标记辅助选择,通过苗期分子标记检测和成株期农艺性状选择,获得160份目标基因纯合且农艺性状稳定的株系。使用鉴别菌系P6,采用人工剪叶接种法,在苗期和孕穗期对21份重点株系进行了抗性鉴定,所有株系在苗期和孕穗期都表现抗病。同时对3个不育系与其中5个株系配制的15个杂交组合进行了抗性鉴定,所有组合在苗期表现抗或中抗,在孕穗期表现抗。对其中6个杂交组合进行了品比试验,2个组合产量略低于对照两优培九,其余4个组合的产量均高于两优培九,用于测配的3个株系C6201、C6271和C6351有望作为杂交稻恢复系在生产中应用。研究表明在育种进程中利用与Xa23基因紧密连锁的分子标记C189开展抗白叶枯病分子标记辅助育种是一种有效的途径。     

应用分子标记辅助选择培育抗稻白叶枯病光敏核不育系3418S

分子标记辅助选择(MAS)因其对目标基因的快速准确选择为回交育种提供有效工具.本研究以回交转育为基础,逐代用分子标记检测导入广谱抗白叶枯病基因Xa21,在保持光敏核不育系3418S原有优良性状和稳定育性的基础上,增强其抗白叶枯病的能力.育成抗白叶枯病的籼型光敏核不育系3418S.其抗性达到了IRBB21的抗性水平,且保持了3418S的     

利用Bt基因和Xa21基因转化获得抗螟虫、白叶枯病的转基因水稻

利用水稻的愈伤组织作受体, 采用PIG基因枪法, 首先成功地将Bt基因[cryIA(b)]连同抗除草剂bar基因导入栽培水稻品种中国91, 选育出纯合稳定的株系T91系. 然后将T91系与黄淮区主栽品种豫粳6号杂交, 并辅以标记基因选择, 选育出纯合稳定、综合性状优良的转Bt基因株系C48. 利用农杆菌介导的转化系统将Xa21基因转入C48, 根据标记     

香稻育种新材料的抗性基因与表型鉴定

‘大粒香’是著名的香稻品种之一,但对稻瘟病敏感的缺点限制了其推广。本研究利用分子标记YY5-YY8、Bph14P/Bph14N、MS5、Pibdom、Pi-ta、pTA248、Sub1-1,从课题组选育的129株‘大粒香’改良系F4代中筛选同时聚合香味基因badh2,抗褐飞虱基因Bph14和Bph15,抗稻瘟病基因Pita和Pib,抗白叶枯病基因Xa21及耐涝基因Sub1的单株,并从中选择农艺性状较好的单株进行对应基因的表型鉴定,以期获得具有多种抗性的香稻育种新材料。通过PCR技术对改良系F4代的badh2、Bph14、Bph15、Pita、Pib、Xa21和Sub1基因进行分子标记检测,从129个单株中筛选出同时聚合以上7个基因的植株30株,从中选择农艺性状较好的单株17C1389-4-4W进行表型鉴定。咀嚼实验和KOH浸泡-嗅闻实验结果表明17C1389-4-4W具有香味,褐飞虱接种实验结果表明17C1389-4-4W抗褐飞虱级别为3级,稻瘟病菌株Gally接种实验结果表明17C1389-4-4W抗稻瘟病级别为1级,白叶枯菌株PXO86接种试验结果表明17C1389-4-4W抗白叶枯病级别为1级,苗期淹涝实验结果显示17C1389-4-4W耐涝性显著强于亲本。大粒香改良系17C1389-4-4W聚合了多达6个抗性基因,将在多抗香稻育种中发挥重要作用。     

黑龙江省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的分子检测与分析

了解品种本身的抗性基因型对于水稻品种合理布局具有重要意义。为了明确稻瘟病抗性基因Pi-ta、Pi-b、Pik-m、Pi9、Pii、Pi-d3在黑龙江省水稻品种中的分布情况,选取34份主栽品种,利用这6个抗瘟基因的功能标记,对供试材料进行分子标记检测。结果表明,Pi9的分布频率最高,其次是Pi-ta和Pik-m,Pi-b和Pii抗性基因分布频率较低,Pi-d3的分布频率最低;供试的34份水稻材料中,被检测出最多含有5个抗性基因,而最少只含有1个抗性基因,含有2个抗性基因的品种所占比例最大,龙粳40和龙粳42不含有待检测基因。     

水稻抗白叶枯病基因的聚合育种

白叶枯病是严重危害水稻生产的重要病害之一,利用聚合多个抗性基因的水稻品种是控制该病害的有效途径。本研究以携带Xa4、xa5、xa13、Xa214个抗白叶枯病基因的IRBB60与8个水稻新品系,组配8个杂交组合.应用分子标记辅助选择技术从F2和F3群体中共获得216个携带4个抗白叶枯病基因的纯合体。用华南地区的5个白叶枯病病原菌小种进行田间接种的试验表明,4个抗性基因聚合系的抗性水平高于只带1个抗性基因的近等基因系。这些聚合系可用作华南地区高抗白叶枯病水稻品种育种的亲本材料。     

稻瘟病抗性基因Pita~2候选基因多位点编辑载体的构建

Pita2是定位于水稻第12号染色体着丝粒区域的稻瘟病广谱抗性基因,前期研究中通过精细定位得到了5个候选基因,其功能及作用原理还不清楚。本研究利用CRISPR/Cas9系统构建Pita2候选基因的多位点编辑载体。首先在候选基因外显子区域找到2个含有PAM序列的特异性靶位点序列,并构建候选基因入门载体SK-gRNA,然后利用同尾酶将SK-gRNA重组载体上的目的片段gRNA酶切,采用一步法将2个gRNA连接到双元表达载体p C1300-Cas9。质粒PCR鉴定以及测序的结果表明,以上5个多位点编辑载体构建成功。后期通过遗传转化并鉴定候选基因表达量与抗病性之间的关系,为水稻稻瘟病抗性基因Pita2功能研究奠定基础。     

一个粳稻来源抗稻瘟病基因的鉴定、遗传分析和基因定位

7001S是一个广谱抗稻瘟病的粳稻两用核不育系,对来自全国不同稻区的22株稻瘟病菌系均表现为高度抗性。通过构建7001S/80-4B F2群体的遗传分析和初步定位表明,F2分离单株对稻瘟病菌的抗性呈明显的抗、感双峰分布,抗感分离符合3﹕1的理论比例,说明粳稻7001S对稻瘟病菌的抗性由1对显性核基因或一个显性QTL位点控制,并将该基因初步定位于第11染色体长臂末端。进一步通过扩大遗传群体和分子标记开发,利用基于BSA的隐性群体分析技术,将目的基因精细定位于P21-2415和RM27322之间约310 kb的范围内,并获得了可用于分子标记辅助选择的紧密连锁和共分离分子标记,同时对目标基因所在区域进行基因预测,初步确定了候选基因。为进一步开展该抗稻瘟病基因的克隆、功能验证和抗病机理研究,以及通过分子标记辅助选择技术培育抗稻瘟病水稻新品种等工作奠定了基础。     

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     

水稻抗稻瘟病基因Pi47的精细定位和候选基因分析

不断挖掘和克隆抗稻瘟病新基因, 是解析水稻抗病分子遗传机制和培育抗稻瘟病新品种的重要基础。Pi47是笔者从广谱、持久抗稻瘟病湖南地方品种湘资3150中鉴定的稻瘟病抗性基因, 前期研究将其初步定位于第11染色体标记RM224和RM5926间。本研究利用3个Pi47单基因系与感病亲本CO39杂交F₂群体1687个感病单株对Pi47精细定位, 利用6个STS标记对3个单基因系进行背景分析, 采用生物信息学方法进行了候选基因分析。结果表明, Pi47被精细定位于CAPS标记S32与K33间0.24 cM区域的171.2 kb物理区间内, 背景分析将Pi47进一步缩小至SC12和K33间67.8 kb的区间内; 该区间含有8个结构基因, 其中2个编码NBS-LRR抗病类似蛋白, 为Pi47的候选功能基因。稻瘟菌抗谱比较分析发现, Pi47单基因系与其定位区间内4个Pik位点的等位基因Pik、Pikm、Pikh和Pikp的近等基因系抗谱不同。这些结果为进一步克隆Pi47和利用其进行分子标记辅助选择培育抗稻瘟病水稻新品种奠定了基础。     

稻瘟病抗性基因Pita在中日韩粳稻中的分布

为了解2 350份来源中国、日本和韩国粳稻品种(系)稻瘟病抗性基因Pita的分布,利用2个KASP分子标记对该基因进行了检测,605份材料表现有利,1 732份不利,7份为杂合,6份不确定。在有利、不利和杂合三个群体中分别随机选取316份、101份和7份材料,对Pita基因功能片段进行了测序分析,结果显示有利群体中KASP检测结果准确率为95.89%,不利群体100%,2个KASP分子标记可以用来联合检测水稻种质资源的Pita抗性基因。根据KASP分子标记检测结果,在中国北方地方稻种中仅0.69%品种携带Pita抗性基因,在中国13个省区市育成品种(系)和日本韩国外来稻种中均有一定的分布,频率7.02%~55.81%,表明Pita基因在东亚地区范围内均得到了一定的应用,但各地区应用程度相差较大,其中中国吉林、辽宁、宁夏、浙江四省地区较高。通过415份材料Pita基因功能片段609个碱基序列的比较,仅发现3个变异位点(第2 388位,第2 752位,第2 766位)和4种基因单倍型,其中抗性基因仅一种单倍型(H1),感病基因有三种单倍型(H2, H3, H4),H2为优势单倍型(84.84%)。本研究结果为开发和利用中日韩地区稻种资源和品种布局提供了依据。