宁夏水稻代表性种质及后代抗稻瘟病基因型分析

以96份宁夏水稻代表性种质资源和47份杂交后代为试验材料,采用宁夏稻瘟病菌生理小种人工接种和自然诱发相结合的方法对其进行稻瘟病抗性的大田鉴定和病圃鉴定,评价了每个材料的稻瘟病抗性;同时采用8个主效抗稻瘟病基因的功能标记对上述材料进行抗病基因的分子检测,得到了28个不同的抗稻瘟病基因型,将不同基因型的稻瘟病抗性评价进行了差异显著性分析。结果表明,同时含有Pita、Pib、Pikm、Pikh、Pi9和Pi5共6个抗病基因组成的基因型的水稻材料对稻瘟病的抗性极显著高于其他基因型的抗性。Pita基因单独与Pikm、Pikh、Pi2、Pi5基因聚合时均表现出正向聚合效应,其中Pita与Pikh基因的聚合效应最强。当Pib与Pita+Pikh聚合时,表现出负向聚合效应。这为宁夏地区通过基因聚合方法选育广谱持久抗稻瘟病水稻新品种提供了重要的参考依据。     

抗稻瘟病水稻资源抗性基因Pita、Pib、Pi9以及Pikm的分布研究

利用抗稻瘟病水稻资源品种杂交,聚合多个抗性基因是培育持久抗稻瘟病水稻新品种的主要育种途径.利用分子标记技术对水稻抗性资源进行基因型鉴定是分子辅助聚合育种的基础.通过以亚华种业科学院稻瘟病病圃抗病水稻资源为材料,利用特异性分子标记对Pi9、Pita、Pib以及Pikm基因在水稻抗稻瘟病资源的分布进行了鉴定,初步建立了抗性基因数据库.同时对抗性基因及与抗性反应的相关性进行了探讨,结果表明以Pi9为主效基因,同时聚合Pita和Pib抗性基因能提高持久抗稻瘟病能力.     

国外引进水稻种质资源的稻瘟病抗性基因检测与评价

为了筛选出福建省水稻稻瘟病重发区育种中可利用的新抗性资源,在福建省上杭县对156份外引水稻种质资源进行了2年田间自然诱发鉴定,并对Pi2、Pi9、Pi5、Pi54、Pikm、Pita、Pia和Pib等8个稻瘟病抗性基因做了分子检测。结果表明:156份资源对苗瘟、叶瘟、穗颈瘟和综合抗性表现抗病的分别有10份、14份、29份和26份,且苗瘟抗性级别与叶瘟抗性级别(r=0.816,P<0.01)、苗瘟抗性级别与穗颈瘟抗性级别(r=0.347,P<0.01)、以及叶瘟抗性级别与穗颈瘟抗性级别(r=0.344,P<0.01),均呈极显著正相关。分子标记检测到携带稻瘟病抗性基因Pi9、Pi2、Pi54、Pikm、Pi5、Pib、Pia和Pita的水稻资源分别有1、6、20、22、37、88、101和106份,其中携带稻瘟病抗性基因Pi9和Pi2的水稻资源的抗性表现较好,表现抗病的超过60%,携带其他稻瘟病抗性基因的水稻资源表现抗病的均在50%以下;水稻资源携带0~6个稻瘟病抗性基因,随着携带抗性基因数目增加,抗病率呈上升趋势,综合抗性等级呈下降趋势。进一步研究发现,携带Pi9+Pi5+Pikm+Pia、Pi5+Pib+Pita+Pikm+Pia和Pi2+Pi54+Pib+Pita+Pikm+Pia等3个基因型的水稻资源,稻瘟病抗性较好。最后,筛选了8份稻瘟病抗性较好的材料,提供育种者参考、利用。     

辽宁地区水稻资源抗稻瘟病基因的检测分析

为了明确辽宁地区水稻资源中抗稻瘟病基因的分布情况及抗病效应,选取辽宁地区水稻资源176份,鉴定了抗稻瘟病基因pi21、Pi36、Pi37、Pita、Pid2、Pid3、Pi5及Pib在这些材料中的分布情况,并接种鉴定了这些材料对稻瘟病的抗性。结果表明:176份供试材料中,83份对稻瘟病表现抗病,栽培稻、杂草稻及农家种中抗病品种所占的比率分别为41.48%、1.14%及4.54%。抗稻瘟病基因pi21、Pi36和Pi37在所有参试材料中均未检测到,且分别有74份、49份、47份、52份及89份材料携带Pita、Pid2、Pid3、Pi5及Pib的抗病等位基因。抗病基因绝大部分分布在栽培种中,农家种和杂草稻中分布较少。不含有抗稻瘟病基因和只携带单个抗病基因的材料对稻瘟病的抗性均较差,而抗病基因聚合可不同程度提高材料的抗性。经检测,不含有本试验鉴定的pi21等8个已克隆抗病基因的材料共32份,其中表现抗病的占21.87%;只携带1个抗稻瘟病基因的材料为52份,表现抗病的占17.31%;携带2个抗稻瘟病基因的材料为39份,表现抗病的占69.23%,其中以携带Pita+Pi5的材料最多(14份),且均表现抗病;携带3个抗稻瘟病基因的材料为31份,表现抗病的占77.42%,以携带Pita+Pid3+Pi5的材料抗性最强;携带4个抗稻瘟病基因的水稻材料22份,表现抗病的占72.73%,携带5个抗病基因的水稻材料未检测到。     

抗稻瘟病基因Pib、Pita、Pi5、Pi25和Pi54在我国水稻微核心种质中的分布

稻瘟病抗性基因Pib、Pita、Pi5、Pi25和Pi54等对我国不同稻区的稻瘟病菌表现广谱抗性,在水稻育种中具有较高的利用价值。本研究利用各基因的功能性分子标记,检测并分析了Pib、Pita、Pi5、Pi25和Pi54在我国水稻微核心种质中的分布情况。结果显示,124份种质携带1～4个目标基因,其中黄丝桂占携带基因Pib、Pita、Pi5和Pi54;南雄早油占和乌嘴红谷分别携带3个基因Pita、Pi25和Pi54及Pita、Pi5和Pi54;叶里藏花和辽粳287等35份分别携带Pi5和Pi54、Pita和Pi54、Pib和Pi54、Pib和Pita、Pi25和Pi54、Pib和Pi5、Pita和Pi5、Pita和Pi25、Pi5和Pi25;抚宁紫皮粳子和隆化毛葫芦等86份分别携带单个目标基因。为了解我国水稻微核心种质的抗稻瘟病基因型,以及有效利用优异种质改良水稻抗瘟病性提供了信息。     

抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm在黄淮稻区水稻品种资源中的抗性分布

为了探明黄淮稻区4个抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm在品种资源中的分布及其不同基因型组合的抗病效性。本研究利用上述4个抗病基因的功能标记,对88个黄淮稻区育成品种进行抗稻瘟病基因型检测,结果表明:检出最多的抗稻瘟病基因组合是Pib+Pi54,占总检测材料的60.2%。经过2016-2017年连续两年的人工接种鉴定和田间自然鉴定,稻瘟病感病材料比例分别达到87.5%、77.3%,感病材料的比例增高说明抗性基因的抗性作用在逐渐降低。在检测品种中,抗性较好的4个基因型或基因型组合分别是Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54和Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm,但检出率很低。本研究结果说明,黄淮稻区品种中,携带Pi-ta、Pi-ta+Pi-b、Pi-ta+Pi-b+Pi54和Pi-ta+Pi-b+Pi54+Pikm基因型的抗病性较好,应得到加强利用。本研究结果对育成品种抗稻瘟病基因或基因组合跟踪检测和抗病性评价是抗稻瘟病育种的有效途径。     

稻瘟病抗性基因Pita和Pib在我国水稻主栽品种中的分布

主效抗稻瘟病基因Pita和Pib在我国很多稻区表现高水平的稻瘟病抗性,被广泛应用于我国的水稻育种和生产.但这2个基因在国内主栽品种中的分布及利用情况一直缺乏详细的资料,致使育种利用上存在着盲目性.本研究利用源于Pita和Pib基因本身的特异性分子标记,结合稻瘟病菌接种鉴定,检测和分析了我国58份水稻主栽品种(杂交稻亲本)的Pita和Pib抗性基因型.结果表明,特籼占25、佳禾早占、密阳46、测64-7等4个籼稻品种携带Pita和Pib 2个基因;籼小占等4个籼稻品种(系)和早丰9号等5个粳稻品种携带抗性基因Pita;绵恢501等5个籼稻品种(系)和粳稻品种武育粳7号、辽粳454携带抗性基因Pib.     

辽宁省主栽水稻品种抗稻瘟病基因的鉴定及分析

鉴定主栽水稻品种及育种骨干亲本的抗瘟基因型,有助于了解不同抗病基因在品种中的分布,为抗病品种选育及品种布局提供参考。本研究选取辽宁省24份水稻材料,根据7个抗稻瘟病基因的保守区设计引物,扩增各品种的编码区序列,对扩增的序列进行对比分析,鉴定各基因在24个品种中的分布情况。结果表明:辽宁省24个主栽水稻品种均不携带Pi21、Pi36、Pi37或其抗病等位基因,而Pid2、Pid3、Pita和Pik/Piks/Pikm/Pikp在24个品种中以不同突变类型及不同频率出现,其中,在2个品种中检测到Pid2抗病基因及Pid3的抗病等位基因;4个品种检测到Pita的抗病等位基因,Pita的等位基因中新发现的几处碱基突变并未影响抗病基因的功能;所有品种中均无与Pik及其复等位基因完全一致的序列,但利用携带AVR-pik的稻瘟病菌接种鉴定结果表明,辽粳454和沈农265携带的Pik等位基因可能仍具有抗病基因功能。     

黄淮区粳稻抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54、Pikm的分子检测

利用水稻稻瘟病抗病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54 和Pikm的功能标记对2016年山东省水稻中晚熟组区试、机插秧组区试的32个参试品系及连云港农业科学院科企水稻联合体黄淮粳稻区试16个品系进行了分子标记检测,结合稻瘟病抗性接种鉴定,对基因型与表型进行相关性分析。结果表明48个品种中携带Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pikm抗性基因的品种数分别为15个、25个、26个和21个,其中鲁资稻7号、连粳14JD24含有4个基因的抗性等位基因,YS-6-6、济稻1号、D400等13个品种分别含有3个基因的抗性等位基因,临稻10号、丰稻2号、天和糯303等8个品种不含抗性等位基因。稻瘟病鉴定结果表明,48份品种中,济稻1号、圣稻072、连粳14JD24等4个品种表现中抗（MR）;临稻10、YS-6-6、圣稻053等26个品种表现中感（MS）;晶稻180、临13-105、圣稻504等15个品种表现感病（S）;H11-15、润农9号、晶稻160表现高感（HS）。Pi-ta、Pi-b、Pi54、Pikm 4个抗性基因已在黄淮区粳稻抗稻瘟病育种中得到广泛应用。其中Pikm与稻瘟病抗性综合指数存在显著相关性（r=0.477 5,P<0.01）。     

稻瘟病抗性对根际土壤微生物多样性的影响

为了解稻瘟病抗性与根际土壤微生物之间的关系, 在云南宜良大田条件下对6个稻瘟病单基因系Piz、Pib、Pikh、Pi19、Pi3、Pita和受体“丽江新团黑谷”(LTH)进行了诱发鉴定, 利用ITS1和16S rDNA高通量测序技术对土壤根际真菌的ITS1序列以及细菌16S rDNA区片段进行了分析。结果显示单基因系Piz、Pib、Pikh表现抗病, Pi19、Pi3、Pita和LTH表现感病; 子囊菌门(Ascomycota)是真菌的优势门(73.41%), 变形菌门(Proteobacteria)是细菌的优势门(32.48%), 7个土样在主要微生物种类组成上相似; 抗、感单基因系根际土壤真菌在罗兹菌门(Rozellomycota)(分别为7.69%和14.66%, LTH为5.59%)及其下属的罗兹菌种(Rozellomycota_sp)(分别为6.97%和13.99%, LTH为5.59%)和担子菌门(Basidiomycota)的伞菌纲(Agaricomycetes)(分别为1.2%和0.7%, LTH为1.7%)及伞菌目(Agaricale)(分别为1.1%和0.5%, LTH为1.6%)上存在显著性差异(P<0.05); 细菌在变形菌门(Proteobacteria)的γ-变形菌纲未鉴定的目上存在显著性差异(P<0.05), 相对平均丰度分别为10.02%和11.65%, 受体LTH为8.55%, 表明水稻抗性对根际土壤微生物丰度有影响。结果为探究稻瘟病的抗病机理和生物防治提供了线索。     

优质稻品种粤农丝苗稻瘟病广谱抗性遗传及基因组成分析

粤农丝苗是广东省近年来选育的常规优质稻主栽品种,对稻瘟病具有很强的抗性,可作为恢复系亲本应用于杂交稻育种。本研究利用来源于华南稻区的稻瘟病菌株对粤农丝苗的抗谱进行测定。结果显示,粤农丝苗具有广谱抗性;为深入了解该品种的抗性基因组成和抗性遗传规律,对粤农丝苗×丽江新团黑谷的F2遗传分离群体进行抗病遗传分析,结果表明粤农丝苗的稻瘟病抗性可能受多基因控制;以Pi1、Pi2、Pi9、Pib、Pita等主效抗病基因分子标记进行检测,结果表明粤农丝苗至少包含Pi2和Pib两个抗性位点。本研究结果初步揭示了粤农丝苗高抗稻瘟病的遗传基础,为抗病品种的推广应用提供重要分子依据。     

广东地方稻种暹罗占抗稻瘟病基因分析

广谱抗病基因的利用是控制稻瘟病最有效和最经济的方法。来源于华南的地方稻种暹罗占对稻瘟病菌表现出广谱抗性,以普感品种丽江新团黑谷为轮回亲本选育的暹罗占近等基因系NIL-XLZ对测试的44个不同来源稻瘟病菌的抗性频率为84.4%,其抗谱优于广谱抗瘟基因Pi2、Piz,与抗瘟基因Pi9和Pi50相近。为进一步了解暹罗占抗稻瘟病的遗传基础,以感病品种广恢290为母本、暹罗占为父本,构建了广恢290/暹罗占的F2遗传分离群体。选取致病谱较广的稻瘟病菌代表菌株GD08-T19对来源于广恢290/暹罗占的F1与F2个体进行了抗病遗传分析,结果显示F1个体全表现抗病,1760个F2个体的抗感分离比率为4.06∶1,表明暹罗占至少含有一个显性的抗稻瘟病基因。利用分布于Pi2、Pi1、Pita座位附近的44对SSR引物,对构建的抗/感基因池及遗传分离个体进行了分析,将暹罗占含有的一个抗瘟基因定位于水稻第6染色体Pi2/Pi9/Pi50基因家族区域247 kb的范围内。抗菌谱分析、基因特异性分子标记检测及测序分析结果表明:暹罗占含有广谱抗瘟基因Pi50。本研究结果为暹罗占在水稻抗病育种上的应用提供了重要依据。     

分子标记辅助选择聚合Xa23,Pi9和Bt基因

利用分子标记辅助选择将高抗水稻白叶枯病的Xa23基因、广谱高抗稻瘟病的Pi9基因、抗水稻螟虫和稻纵卷叶螟的Bt基因聚合到同一株系中,获得了三基因聚合的纯合株系。病、虫抗性鉴定结果显示：聚合了Xa23、Pi9和Bt基因的株系HB1471、HB1473能同时抗白叶枯病、稻瘟病和稻纵卷叶螟;与Xa23、Pi9基因的供体材料L10相比,对白叶枯病和稻瘟病的抗谱相同、抗性水平相当;对稻纵卷叶螟抗性与Bt基因的供体亲本MH63-Bt水平相当。Xa23、Pi9和Bt三基因纯合株系可以作为水稻育种的多抗供体材料。     

分子标记辅助选择改良水稻不育系臻达A及其杂交种的稻瘟病抗性

水稻抗稻瘟病基因Pi25是一个遗传传递能力强的广谱抗性基因。本研究以携带抗稻瘟病基因Pi25的BL27为抗源供体,与优质、配合力强、感稻瘟病的水稻保持系臻达B为受体亲本进行杂交、回交创制水稻抗病保持系新种质,再与臻达A测交和回交进行不育系转育,结合分子标记辅助选择和农艺性状筛选,获得3个抗性基因纯合、农艺性状和开花习性均与臻达A相似的改良不育系株系。利用福建省近年来致病性代表的22个稻瘟病菌株对3个改良不育系及其15个杂交种进行抗性鉴定,3个改良不育系的抗性频率为95.45%~100%,15个杂交种的抗性频率均达75%以上,而原始对照臻达A及其杂交种的抗性频率仅为54.55%和40.91%~63.64%。自然病圃诱发鉴定表明,3个改良不育系的叶瘟和穗颈瘟均为0级,表现高抗,而对照臻达A的叶瘟为5级,穗颈瘟为7级,表现感病;15个杂交种均表现良好的稻瘟病抗性。进一步分析比较15个杂交种的产量、农艺性状和稻米品质表现,结果表明臻达A-Pi25-3改良不育系的综合性状表现最优,继续回交转育,于2015年育成了稻瘟病抗性强、配合力好、群体整齐和性状稳定的不育系,命名为157A。研究表明,抗稻瘟病基因Pi25不仅在水稻不育系臻达A的遗传背景下的抗性表达完全,且在不同水稻恢复系测交种的背景下同样表现出较高水平的抗性,说明抗性基因Pi25对不育系稻瘟病改良的效果明显。创制的新不育系157A的稻瘟病抗性显著提高,还基本保留了原来不育系高配合力等优良特性,为选育高产、优质、抗病杂交稻新品种提供了不育系新种质。     

水稻抗褐飞虱基因Bph3和Bph24(t)的聚合育种利用

在水稻(Oryza sativa)的生产实践中,常常会受到褐飞虱(Nilaparvatal lugens)等多种病虫害的威胁。聚合不同抗性基因,培育抗性品系,是应对各种生物胁迫最有效的策略。传统香稻由于其自身抗性等条件限制,无法大面积推广。本研究结合分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)技术,以含有抗褐飞虱基因Bph3或Bph24(t)的供体亲本与含有抗稻瘟病基因(Pi2、Pib或Pimh)、抗白叶枯病基因(Xa23)或香味基因(badh2)的优质三系杂交水稻保持系和恢复系进行多亲本复合杂交。将抗褐飞虱基因聚合到优良水稻品系中,筛选获得41个含有抗褐飞虱基因且与其他目的基因以不同组合方式相聚合的稳定品系。抗性鉴定、香味检测和农艺性状测定表明,各聚合品系的褐飞虱抗性水平较受体亲本均有明显提升,且具有双抗、三抗和/或香味等优良表型。这些新品系为多抗、优质水稻新品种的选育提供新的种质材料。     

海南普通野生稻稻瘟病抗性资源调查和鉴定

为挖掘海南普通野生稻稻瘟病抗性资源,2010年诱发鉴定了41个居群410份材料苗期叶瘟,2011年接种稻瘟病菌（YC25）鉴定了37个居群121份材料穗颈瘟,2012年调查了80个居群2461份材料田间自然状态的抗病性。结果表明：苗期叶瘟抗性鉴定有21份高抗、117份抗病。苗期抗、高抗叶瘟性的138份材料中穗颈瘟鉴定4份高抗和3份抗病,14份表现为田间自然抗病。苗期叶瘟鉴定不抗病或未作此鉴定材料中,4份表现为抗穗颈瘟和田间自然抗病。这些抗性材料来自海口、文昌、万宁、三亚、澄迈、东方等地。本研究为海南普通野生稻资源进一步研究和抗稻瘟病育种利用提供参考     

国际水稻所水稻新株系的抗性评价

为了进一步扩大我国稻种资源,丰富水稻育种材料,引进了165份国际水稻研究所在非洲进行穿梭育种的水稻新株系,于2011年和2012年在湖北生态条件下进行稻瘟病抗性、白叶枯病抗性和褐飞虱抗性的评价。评价结果表明,在165份新株系中有14份株系在宜昌和恩施2个稻瘟病病圃鉴定均表现抗或中抗稻瘟病,有40份株系同时高抗或抗白叶枯病菌株ZHE173和GD1358,有19份株系抗或中抗褐飞虱,有7份株系同时抗白叶枯病和稻瘟病,有8份株系同时抗白叶枯病和褐飞虱,有1份株系同时中抗稻瘟病、褐飞虱和白叶枯病。部分材料正在作为中间材料用于水稻育种。     

稻瘟病抗病基因Pia的抗性分析及精细定位

稻瘟病是水稻最主要的病害之一.持久抗性品种可以通过聚合不同类型的抗病基因而获得.利用中国10个地区的稻瘟病群体对日本鉴别品种(爱知旭)所持的抗病基因Pia进行了抗谱分析.该基因除了在江苏群体中表现为强效抗性之外,在其他群体中均表现为弱效抗性.利用爱知旭/Kasalath的F2作图群体,通过重组体筛选、精细定位以及共分离...     

萝卜种质资源对黑腐病的抗性鉴定与筛选

对40份初选萝卜种质分别接种Xcc8004和XccBJ两个菌株,进行黑腐病苗期抗性鉴定,对其中8份代表性萝卜种质肉质根切片接种Xcc8004进行抗性鉴定和27份萝卜种质幼苗接种8个效应物基因进行过敏反应鉴定。结果表明:不同萝卜种质苗期对黑腐病的抗性存在显著差异,筛选出高抗Xcc8004的材料3份、抗病1份、中抗4份,高抗XccBJ的材料1份、抗病2份、中抗5份。萝卜苗期对Xcc8004和XccBJ的抗病性极显著相关,幼苗和肉质根对Xcc8004的抗病性极显著相关。筛选出17份对不同效应物表现过敏反应的萝卜种质。对效应物XC₀241表现过敏反应的种质数最多,对XC₀542和XC₀541表现过敏反应的种质数次之。不同抗源对不同效应物的过敏反应程度有所不同。稳定可靠抗病资源的获得为萝卜抗病育种和抗病机理的深入研究提供了基础材料。     

定向改良超级早稻中早39稻瘟病抗性

稻瘟病是水稻生产中最具毁灭性的病害之一,稻瘟病菌生理小种变异快,抗性品种推广3～5年后抗性衰退风险较高,改良及培育抗稻瘟病菌新致病小种的品种是防治该病害最经济有效的方法。本研究以携带稻瘟病抗性基因Pi25的材料R6为供体亲本,超级早稻中早39为受体亲本和轮回亲本,通过杂交、回交和自交以及分子标记辅助选择技术,并结合室内喷雾接种、田间注射接种叶瘟以及病圃自然发病区穗颈瘟鉴定。综合考量抗性表型、基因型以及农艺性状,筛选出4个携带Pi25基因,叶瘟及穗颈瘟抗性较中早39提高,且农艺性状良好的株系FY82、FY90、FY125、FY137,同时对育成品系的系谱组成和抗性相关位点进行研究,初步阐明了育成品系较轮回亲本抗性水平提高的遗传基础。