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。     

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。     

Pathogenic and Genetic Diversity of Magneporthe oryzae Populations from Sri Lanka

The present study was undertaken to determine the pathogenic and the genetic diversity of the isolates of M.oryzae collected from the wet,intermediate and dry zones of Sri Lanka with a view to develop rice varieties conferring durable resistance to rice blast.No significant morphological or growth variations existed amongst the isolates studied.The genetic diversity of isolates determined by carrying out Pot2 transposable element based on repetitive-PCR revealed that the majority of isolates (92%) clustered into a single group with 45.4% similarity.The existence of nine pathotypes was identified by observing the reaction type of isolates on 16 different rice lines.Pathotype 1 which was distributed in all zones affected only one differential line.Pathotype 2 which was able to infect six lines was restricted only to the dry zone of Sri Lanka.Of the 16 rice lines,seven lines,K3 (Pik-h),C101A51 (Piz5),K1 (Pita),C105TTP2L9 (Pita),K59 (Pit),Shin (Pish) and WHD-1S-75-1-127 (Pi9) had highly effective blast resistance.None of the isolates of the fungus showed any virulence against the seven lines.These seven blast resistant lines can be used in the breeding programmes in Sri Lanka for development of lines conferring durable resistance to rice blast.     

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。     

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.     

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。     

利用分子标记技术聚合3个稻瘟病基因改良金23B的稻瘟病抗性

以C101LAC和C101A51为稻瘟病抗性基因的供体亲本,金23B为受体亲本,通过杂交、复交及一次回交,在分离世代,利用分子标记辅助选择技术结合特异稻瘟病菌株接种鉴定和农艺性状筛选,获得6个导入Pi 1、Pi 2和Pi 33基因的金23B导入系,其中导入系W1对稻瘟病的抗病频率为96.7%,明显高于携带单个基因的C104LAC（Pi 1）、C101A51（Pi 2）和北京糯（Pi 33）。基因聚合后抗病频率提高,说明基因聚合是培育稻瘟病持久抗性的有效方法之一。     

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。     

82份籼粳稻骨干亲本抗稻瘟病基因的分子检测

北粳南移在江西省已推行11年,为进一步明确适合江西晚粳常规稻的稻瘟病抗性情况及粳渗籼骨干亲本的选择,本研究利用Pi37/Pi35/Pish、Pi5、Pi2、Pi9、Pia、Pi23、Pigm、Pi33/Pi42、Pi56、Pik/kg(t)/ks/kp/km/kh/43、Pikh共11个抗瘟基因的标记结合井冈山抗性谱的鉴定,对28份骨干粳稻和54份骨干籼稻进行分子标记与抗性分析。结果表明,粳稻中有1份携带其中的7个抗性基因,有5份携带6个抗性基因,有7份携带5个抗性基因,有12份携带4个抗性基因,有3份携带3个抗性基因,抗性频率最高的Pia为0.786,其次为Pikh和Pi9,频率均为0.643,Pigm和Pi37/Pish在这批粳稻材料中的抗性频率为0;籼稻中有8份携带其中的7个抗性基因,有10份携带6个抗性基因,有13份携带5个抗性基因,有17份携带4个抗性基因,有4份携带3个抗性基因,有2份携带2个抗性基因,抗性频率最高的Pi9为0.981,其次Pik/Pikh/Piks频率为0.833,Pigm、Pi37/Pish、Pikh、Pia、Pi5、Pi2、Pi23和Pi33/Pi42...     

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。     

抗稻瘟病位点LABR＿64的起源及其分布和序列多样性

【目的】研究抗病基因在水稻种群中的分布特征是培育抗病品种的基础。【方法】以水稻第9染色体上与Pi3/Pi5/Pii/Pi15等位的抗病位点LABR_64为研究对象,结合稻瘟病抗性鉴定,对该位点中包含的两个抗病基因LABR_64-1和LABR_64-2在水稻群体中的分布特征进行了研究,并对其在单子叶植物中对应的直系同源序列进行了共线性分析。【结果】LABR_64位点在水稻中存在的频率约为16%,所有存在该位点的粳稻均表现高抗病性,缺失该位点的粳稻品种均表现出高感病性,而籼稻品种中LABR_64位点存在频率低于5%,虽然其存在情况下均表现出抗病性,但大部分缺失该位点品种也表现出抗性;存在LABR_64位点的品种中,LABR_64-2基因编码序列高度保守;LABR_64起源于单子叶与双子叶植物完全分离后及单子叶植物分化早期,其在不同的单子叶植物的分化过程中一直保持着良好的共线性。【结论】粳稻抗稻瘟病表型与LABR_64-1和LABR_64-2存在与否紧密关联,而籼稻的相关性不大,表明籼稻中其他抗性基因在稻瘟病抗性过程中起主导作用;鉴于LABR_64-2的高度保守性,可根据其编码序列设计分子标记,用于高效筛选抗稻瘟病粳稻品种;LABR_64可能在不同单子叶植物抗病过程中均具有重要作用。     

Improving Blast Resistance of a Thermo-Sensitive Genic Male Sterile Rice Line GD-8S by Molecular Marker-Assisted Selection

The broad-spectrum blast resistance gene Pi-1, from donor line BL122, was introduced into a thermo-sensitive genic male sterile rice line GD-8S, which possessed good grain quality but high susceptibility to rice blast, by using backcross breeding and molecular marker-assisted selection. Five elite improved male sterile lines, RGD8S-1, RGD8S-2, RGD8S-3, RGD8S-4 and RGD8S-5, were selected based on the results of molecular marker analysis, spikelet sterility, recovery rate of genetic background and agronomic traits. Thirty-three representative blast isolates collected from Guangdong Province,China were used to inoculate the improved lines and the original line GD-8S artificially. The resistance frequencies of the improved lines ranged from 76.47% to 100%, much higher than that of the original line GD-8S (9.09%). On the agronomic characters, there were no significant differences between the improved lines and GD-8S except for flag leaf length and panicle number per plant. The improved lines could be used for breeding hybrid rice with high blast resistance.     

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。     

广谱抗稻瘟病种质75-1-127的褐飞虱抗性基因鉴定及分子标记辅助选择育种

【目的】水稻品系75-1-127携带广谱抗稻瘟病基因Pi9,已被广泛应用于抗稻瘟病水稻品种改良。笔者育种实践发现75-1-127表现出较强的褐飞虱抗性,因此鉴定该品系中的褐飞虱抗性基因并进行分子辅助选择育种。【方法】根据水稻品系B5中褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15的序列,设计引物扩增75-1-127的基因组DNA,并对PCR产物进行测序分析。采用苗期集团法鉴定了75-1-127和B5的褐飞虱抗性表型。利用与Bph14与Bph15连锁的分子标记筛查了75-1-127为稻瘟病抗源回交转育的两系不育系后代,并鉴定了这些后代的稻瘟病抗性、褐飞虱抗性和主要农艺性状。【结果】75-1-127中含有与B5完全一致的Bph14和Bph15序列。75-1-127和B5苗期褐飞虱抗性均为1级。在以75-1-127为抗源改良的两系不育系中,携带Bph14、Bph15的单基因系或双基因系的褐飞虱抗性均得以改良,其中双基因聚合系的死苗率为8.5%,与供体亲本75-1-127以及阳性对照B5差异不显著,进一步证实75-1-127含有褐飞虱抗性基因。【结论】水稻品系75-1-127携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15,可以作为抗源应用于水稻褐飞虱抗性育种。     

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.     

应用分子标记辅助选择培育抗稻瘟病杂交稻亲本

多性状的分子标记辅助选择具有重要的育种应用价值。研究先应用与水稻抗稻瘟病基因Pi25紧密连锁的分子标记对394个重组自交系进行筛选,再应用育性恢复基因连锁标记检测中选株系,获得20份候选恢复系和27份候选保持系。经田间接种稻瘟病菌、考查测交F1育性,表明利用该研究策略可以同步对多个性状进行选择,提高杂交稻亲本选育的效率。     

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。     

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。