水稻回交世代中两个抗纹枯病主效数量基因的鉴定与标记辅助选择

对水稻品种特青与Lemont杂交组合的F2 单株无性系群体,进行 2年有重复的抗水稻纹枯病QTLs定位,在特青的第 9号染色体和Lemont的第 11号染色体上分别定位到了 1个主效抗纹枯病QTL,各自命名为qSB 9和qSB 11。从该F2 定位群体中,根据位点双侧标记带型,选取 2个位点均为感病等位基因纯合的 2个单株作为双感亲本,均为抗病等位基因纯合的 1个单株作为双抗亲本,分别与轮回亲本特青和Lemont进行回交。标记辅助选择始于BC2F1 及以后的各回交世代,并于BC2F1 和BC4F1 世代进行了病原菌人工接种鉴定。鉴定结果表明,qSB 9和qSB 11确实存在于原定位区间,各等位基因也在回交过程中被成功选择。BC3F2 采用秧田期大群体标记检测,从中选取符合要求的单株,分别混合得到特青背景下的双感纯合系, Lemont背景下的双感、双抗纯合系,将这些纯合系连同轮回亲本同时种植于扬州大学农学院试验田和江苏里下河农科所试验田, 2次重复,随机区组设计,进行接种实验。结果表明: 1 )相同背景下的不同纯合系间在发病程度上存在极显著的差异,不同纯合系的病情严重程度依次为:Lemont双感系>特青双感系>Lemont>特青 >Lemont双抗系; 2 )2个位点上的抗性等位基因qSB 9和qSB 11单独存在时,分别可减轻病级 1 2级左右,同时存在时可减轻病级 2级左右;     

水稻纹枯病抗性QTL分析

对灿稻窄叶青8号（ZYQ8）和粳稻京系17（JX17）以及由它们构建的加倍单倍体（DH）群体,分别在杭州和海南岛,采用注射器接种法进行纹枯病抗性鉴定,并使用该群体的分子链锁图谱进行数量性状座位（QTL）分析。共检测到4个抗纹枯病的QTL（qSBR-2、qSBR-3、qSBR-7和qSBR-11）,分别位于第2、第3、第7和第11染色体。其中qSBR-2、qSBR-3、qSBR-7的抗性基因由抗病亲本ZYQ8贡献,而qSBR-11的抗性基因来自感病亲本JX17。qSBR-2、qSBR-3、qSBR-7在杭州和海南岛都能检测到,而qSBR-11只在杭州检测到。在杭州的实验中,纹枯病病级与秆长和抽穗期呈显著负相关;在控制秆长和抽穗期的QTL中,控制秆长的qCL-3与qSBR-3位于同一染色体区域,其余QTL与抗纹枯病的QTL之间无连锁关系。     

水稻抗纹枯病遗传育种研究进展

纹枯病是世界性水稻病害, 在中国南方部分水稻种植区已成为水稻第一大病害. 但对水稻抗纹枯病遗传育种研究却进展缓慢. 抗性鉴定方法、抗病基因定位和抗性资源发掘是抗病遗传育种研究中的最重要内容, 亦是抗病品种选育的基础. 本文综述了近年提出的水稻纹枯病抗性鉴定方法, 对抗病基因QTL进行物理图谱整合, 分析了抗病QTL的定位概况, 同时对抗源发掘和抗病育种方面的新进展进行了归纳与讨论, 最后提出下一步研究方向, 以期为加速水稻抗纹枯病遗传育种进程提供帮助.     

利用RFLP标记定位水稻重要农艺性状的主效基因与微效基因

以一对籼粳交(圭630/02 428)经花药培养产生的双单倍体(DH)群体构建了含233个RFLP标记、覆盖基因组约2070cM的水稻分子图谱.利用QTL区间作图对水稻重要农艺性状如抽穗期、株高、有效穗、着粒数、实粒数、结实率和千粒重等7个性状的基因座位进行了定位分析,检测到8个主效基因和29个微效基因.双亲间性状差异较大有利于主效基因的鉴别.     

水稻外观品质的数量性状基因位点分析

利用由98个家系组成的Nipponbare(粳)／Kasalath(秒)∥Nipponbare回交重组自交系(backcross inbred lines,BILs)群体(BC1F9)及其分子连锁图谱,采用复合区间作图的方法,在2个不同年份对粒长、粒宽、粒形、垩白率、垩白大小、垩白度和透明度等7个稻米外观品质性状的数量性状基因位点(Quantiative trait loci,QTL)进行了定位分析。共定位到33个四QTLs,单个性状QTL数目在4-7个之间,以垩白率最多,为7个;粒长和垩白大小次之,为5个;其他性状均为4个,表明该组合外观品质是由多基因控制的数量性状。单个QTL对性状变异解释率粒长为6．2％-15．2％,粒宽为8．3％-32．5％,长宽比为6．8％-19．8％,垩白率为6．4％-28．5％,垩白大小为6．1％-16．9％,垩白度为9．3％-17．2％,透明度为5．6％-25．2％．QTL在染色体上成集中分布的特点,第3染色体C1488-C563、第5染色体R830-R3166和R1436-R2289、第6染色体R2147-R2171均有3个以上的QTLs分布。比较2年的检测结果表明,外观品质性状的QTL定位都受环境影响,但不同性状受影响的程度差异很大。粒长和粒形的QTL定位受环境影响很小,垩白率、垩白大小和垩白度的QTL定位受环境影响很大。     

水稻抗稻瘟病基因的标记辅助选择及定位克隆

水稻抗稻瘟病基因-稻瘟病菌无毒基因相互作用体系是当今植物分子病理学和抗病育种学研究领域的模式体系之一,其中抗病基因的分子定位与克隆及其标记辅助选择已成为该体系的重要内容。本文就这方面的研究进展作一简要综述,以期为水稻抗病育种提供有益的信息。     

水稻分蘖角度的QTL定位和主效基因的遗传分析

利用水稻籼粳亚种间组合Asominori×IR24重组自交系(RIL)群体71个株系和相应的全基因组染色体片段置换系(Chromosomesegmentsubstitutionline,CSSL)群体65个株系,在2种环境下对分蘖角度性状进行了数量性状基因座(QTL)定位和上位性效应的遗传分析。在两种群体中都出现了分蘖角度的超亲分离。在RIL群体中发现了5个主效QTLs和3对上位性双位点互作标记基因座,控制水稻分蘖角度。其中在第9染色体上位于XNpb108~C506RFLP分子标记区间的qTA-9基因座在2种环境中同时出现,其贡献率平均为28·6%,增加分蘖角度的等位基因来自籼稻品种IR24。利用CSSL群体图示基因型分析,证实在第9染色体上含有RFLP标记C609和C506约15cM的染色体区段,存在增加分蘖角度的基因,来源于染色体片段供体亲本IR24,在Asominori的遗传背景中能增加分蘖角度约15°,该基因的位置与RIL群体在第9染色体上定位的QTL相同,证实了qTA-9的存在。F1表型测定及F2代遗传分析表明,来自IR24的等位基因是一个不完全显性基因。除一对上位性位点存在显著的环境互作效应外,未发现其他位点存在与环境的互作效应。不同基因的加性效应和双位点的上位性效应的共同作用可能是造成水稻分蘖角度超亲分离的主要原因。     

几个水稻品种抽穗期主效基因与微效基因的定位研究

在构建２张ＲＦＬＰ图谱的基础上,定位分析了控制水稻抽穗期的主效基因和微效基因。在特三矮２号／Ｃ．Ｂ．群体中定位到２个主效基因和２个微效基因。该２个主基因分别位于第３、８染色体上,累加贡献率约达５０％,加性效应值分别为７天和６天,而分别位于第１、１２染色体的２个微效基因的贡献率仅分别为８．３％和９．６％,加性效应值仅为３天和４天。在外引２号／Ｃ．Ｂ．群体中定位了２个连锁于第６染色体的主效基因和１个位于第８染色体的微效基因,该２个主效基因的贡献率分别为３５．５％和２７．４％,来自外引２号的该２个基因其效应均为明显推迟抽穗,因而可推测它们为感光性基因,微效基因的贡献率仅为８．９％,基因效应值较小。     

水稻粒长QTL定位与主效基因的遗传分析

该研究利用短粒普通野生稻矮杆突变体和长粒栽培稻品种KJ01组配杂交组合F_1,构建分离群体F_2;并对该群体粒长进行性状遗传分析,利用平均分布于水稻的12条染色体上的132对多态分子标记对该群体进行QTL定位及主效QTLs遗传分析,为进一步克隆新的主效粒长基因奠定基础,并为水稻粒形育种提供理论依据。结果表明:(1)所构建的水稻杂交组合分离群体F_2的粒长性状为多基因控制的数量性状。(2)对543株F_2分离群体进行QTL连锁分析,构建了控制水稻粒长的连锁遗传图谱,总长为1 713.94 cM,共检测出24个QTLs,只有3个表现为加性遗传效应,其余位点均表现为遗传负效应。(3)检测到的3个主效QTLs分别位于3号染色体的分子标记PSM379～RID24455、RID24455～RM15689和RM571～RM16238之间,且三者对表型的贡献率分别为54.85%、31.02%和7.62%。(4)在标记PSM379～RID24455之间已克隆到的粒长基因为该研究新发现的主效QTL位点。     

两种供氮水平下水稻生长后期相关性状的QTL定位

以特青为母本与Lemont杂交,然后用特青为轮回亲本回交,建立特青背景下的染色体片段置换系（CSSL）群体。在正常和低氮条件下分别在生长后期对株高（PH）、单株穗数（PN）、叶绿素含量（CC）、地上部干物重（SDW）和单株籽粒产量（YD）等性状进行了QTL分析,共检测到31个QTL。其中在正常供氮水平下控制PH、PN、CC、SDW和YD的QTL数目均为3个;在低氮水平下检测到5、4、5和2个影响PH、PN、CC和SDW的QTL,在低氮水平下没有检测到控制YD的位点。大部分QTL集中在第2、3、7、11和12染色体上,影响不同性状或在两种供氮水平下影响同一性状的QTL在染色体上成串或成簇分布。其中RM30-RM439、RM18-RM478、RM309-RM270、RM235-RM17等区域同时检测到控制两个以上性状的QTL,表现出明显的一因多效现象。推测仅在低氮水平下检测到的QTL可能跟水稻对低氮胁迫耐性有一定的关联。     

水稻抗白叶枯病基因及其应用研究进展

由黄单胞菌水稻变种Xanthomonas oryzae pv.Oryzae（Xoo）引起的白叶枯病是水稻重要病害之一。目前,已有37个水稻白叶枯抗性基因被鉴定并报道,其中28个被定位到染色体上,7个被克隆。本文简要综述了水稻白叶枯抗性基因的鉴定、定位和克隆的进展,并讨论了合理利用抗性基因防治白叶枯病的前景。     

Rice Resistance to Sheath Blight Mediated by Potassium

This study investigated the effect of potassium (K) on sheath blight (Rhizoctonia solani) development on rice plants from cultivars BR‐IRGA 409 and Labelle grown in nutrient solution containing 0, 50 and 100 mm of K. Sheath blight progress on inoculated sheaths was evaluated by measuring the relative lesion length at 48, 72, 96 and 120 h after inoculation (hai). Data were used to calculate the area under relative lesion length progress curve (AURLLPC). The foliar K concentration on leaf sheaths tissue increased by 61.48 and 116.05% to cultivars BR‐IRGA 409 and Labelle, respectively, as the K rates increased from 0 to 100 mm . A linear model best described the relationship between the AURLLPC and the K rates. The AURLLPC decreased by 29.2 and 21.3% for cultivars BR‐IRGA 409 and Labelle, respectively, as the K rates in the nutrient solution increased. It can be concluded that high K concentration on leaf sheaths tissue was important to decrease sheath blight symptoms on rice leaf sheaths.     

转化双价防卫基因获得抗纹枯病水稻

将水稻几丁质酶基因(RCHIO)和苜蓿β-1,3-葡聚糖酶基因(AGLU)串联构建于一个表达质粒pZ100,经农杆茵介导法转化粳稻台北309,获得15个阳性独立转化子。T1代植株经Southern检测,表明外源基因已整合到了水稻基因组;经Northern检测,表明外源基因在RNA水平表达,在株系间有差异,2个酶基因的表达水平类似。T1代植株经纹枯病病茵接种鉴定,表明各株系对纹枯病具有不同的抗性,且抗病能力与2个外源基因的RNA表达水平有剂量关系,并获得了2个酶基因高表达且对纹枯病具有较高抗性的T1株系,可作为进一步进行分子育种的材料。     

Phenotyping of Partial Physiological Resistance to Rice Sheath Blight

Sheath blight, caused by Rhizoctonia solani, is one of the most important rice diseases worldwide especially under irrigated agro‐ecosystems. To date, no rice accession with complete resistance to sheath blight has been reported. However, a number of genotypes with varying levels of resistance have been reported. Twelve genotypes (including mega varieties) viz. Tetep, Jasmine 85, Te‐Qing, Duduruchi, Betichikon, Khatochalani, D‐6766, D‐256, Swarna, Sarju‐52, MTU‐1010 and Samba Mashuri were evaluated for quantitative measurement of partial physiological resistance to sheath blight under controlled conditions using detached tiller method. Three independent experiments, each involving three replications, were conducted. Seven days after inoculation, the following disease variables were measured: number of lesions, lesion length, vertical sheath colonization (VSC) on the tiller, disease severity, relative vertical sheath colonization (RVSC) and survival of the leaf blade. Variation between rice genotypes was observed for all the disease variables. Disease severity and VSC were the two most correlated variables, whereas the number of lesions and mean lesion length were the least correlated variables. The ranking of varieties often differed depending on the disease variable considered. Amongst the genotypes tested, D‐256, Tetep and Jasmin‐85 had the lowest number of lesions and disease severity. Similarly, Tetep and D‐256 showed the lowest levels of RVSC, whilst Jasmine‐85 was found to be intermediate. D‐6766, Samba Mashuri and Betichikon showed the highest levels of disease variables. The fraction of dead leaves ranged from 0.00 to 0.38. No dead leaves were observed in Te‐Qing, Swarna and MTU‐1010. The highest fraction of dead leaves was observed for Betichikon (0.38) followed by Duduruchi and D‐6766 (0.33). Our results suggest that this method in combination with other phenotyping methods could be used to quantify partial resistance to rice sheath blight.     

广西玉米种质资源对纹枯病的抗性鉴定

在人工接种条件下,对860份玉米材料进行了纹枯病抗性鉴定和评价,旨在为进一步开展玉米纹枯病抗性育种和分子生物学研究奠定基础。结果显示,在鉴定的860份玉米材料中,没有发现免疫的材料,高抗、抗、中抗、感和高感的比例分别为3.49%、28.60%、26.16%、10.35%和31.40%;在农家种、群体种和杂交种（组合）等杂合体中,抗病材料所占比例较大,而自交系等纯合体中,感病材料所占比例较大,表明玉米杂合体种质资源材料中可能蕴藏着不同的抗纹枯病基因,特别是广西农家种中可能存在对纹枯病具有稳定抗性的材料,值得进一步研究和利用。     

广西玉米种质资源对纹枯病的抗性鉴定

在人工接种条件下,对860份玉米材料进行了纹枯病抗性鉴定和评价,旨在为进一步开展玉米纹枯病抗性育种和分子生物学研究奠定基础。结果显示,在鉴定的860份玉米材料中,没有发现免疫的材料,高抗、抗、中抗、感和高感的比例分别为3．49％、28．60％、26．16％、10．35％和31．40％;在农家种、群体种和杂交种（组合）等杂合体中,抗病材料所占比例较大,而自交系等纯合体中,感病材料所占比例较大,表明玉米杂合体种质资源材料中可能蕴藏着不同的抗纹枯病基因,特别是广西农家种中可能存在对纹枯病具有稳定抗性的材料,值得进一步研究和利用。     

水稻株形对纹枯病抗性的影响

利用240份源于珍汕97B/明恢63的重组自交系水稻(Oryza sativa L.)群体,连续2年调查纹枯病病级与水稻生育期、株高和叶片长宽等18个株形性状的关系.对株形性状与纹枯病病级进行了偏相关分析.实验结果,只有植株松紧度与病级表型偏相关两年中都达到了显著或极显著水平,倒2叶基角、穗层整齐度等8个性状与病级之间的偏相关只有一年达显著或极显著水平.结合构建的分子标记遗传连锁图谱,对各性状进行QTL定位.在抗纹枯病QTL相近区间仅检测到控制分蘖角、植株松紧度和倒2叶基角的QTLS,未发现其余株形性状QTLs与抗纹枯病QTLs分布在同一染色体上.结果表明,水稻对纹枯病的抗性主要是由本身抗性基因控制,株形对纹枯病抗性表达的影响主要是间接影响,即通过改变田间小气候而影响发病程度.抗纹枯病育种在累加主效抗纹枯病QTLs的同时,也要注重选择不利于纹枯病发展的株形性状.     

玉米种质资源对纹枯病的抗性鉴定与评价

在人工接种条件下,对国内常用的285份玉米种质资源进行抗纹枯病大田鉴定与评价,未发现免疫材料,抗病材料很少.高抗、抗和中抗材料的比例分别为1.0%、3.2%、13.7%;绝大多数材料属于感病或高感,分别占29.8%、52.3%.株高、主穗位高、主穗位高/株高之比值与病情指数呈负相关,病斑高、病斑高/株高、病斑高/主穗位高之比值与病情指数呈正相关,可以将病斑高度与主穗位高度的比值作为抗性鉴定与评价指标之一.采用带菌麦粒在拔节中后期定位接种,以病斑到达的叶鞘位作为病情和抗性评价体系是较为准确和规范的方法.