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.     

稻瘟病新隐性抗病基因pi55(t)的遗传及定位

粤晶丝苗2 号是广东省优质稻主栽品种和省区试对照品种, 具有高度的稻瘟病抗性.用中国不同地区297 个稻瘟病菌株进行抗谱分析, 粤晶丝苗2 号对广东、四川、辽宁和黑龙江稻瘟病菌群体的抗性频率均达到100%, 其抗谱较主要抗源品种三黄占和28 占更广. 利用不同的菌株, 对粤晶丝苗2 号/露明的F₂ 群体和F₄ 株系进行抗性分离分析, 结果表明, 该品种的稻瘟病抗性由显、隐性的多基因控制. 通过基于F₄ 单基因分离株系的BSA 分析, 分别在染色体2, 6, 8 和12 上筛选到了与其抗病基因连锁的候选标记. 通过基于基因组位置已知的分子标记的连锁分析, 将其中的隐性基因定位于染色体8 约1.9 cM/152 kb 的区域内. 由于该区域内尚未有主效抗病基因的存在, 因此, 该基因是新的隐性抗病基因, 被命名为pi55(t). 通过对该区域内候选基因的注释, 发现其中编码LRR 蛋白的Os08g40090 和编码重金属结合域蛋白的Os08g40130 可能是其最佳的候选基因.     

江苏省稻瘟病菌的毒性多样性及水稻品种的抗病性

在13个已知日本抗病基因品种上检测1997－1999年采集自江苏省吴江,赣榆,通州,高邮和宜兴等5个代表地区的324个稻瘟病菌株的毒性,结果可将上述菌株划分为90种毒性类型,表明江苏省稻瘟病菌存在着丰富的毒性多样性,毒性类型组成在地区间存在较大的差异,并且随着时间的推移,稻瘟病菌毒性类型组成有差异加大的趋势,在已知抗病基因品种上测定江苏省稻瘟病菌的毒力,结果显示：Pi-k^3,Pi-ta,Pi-ta^2和Pi-sh等抗病基因对江苏省的稻瘟病菌的抗谱很窄,而Pi-i,Pi-z,Pi-z^t和Pi-b等抗病基因的抗谱比较宽,可作为抗源加以利用,用6个代表性毒性类型菌株接种江苏省80筱水稻主载品种和新育成品种,品种抗性分析表明,上述水稻品种中的籼稻和杂交稻对江苏省稻瘟病菌具有较高的抗性,而粳稻品种的抗性较差,上述研究结果为利用水稻品种抗性多样性控制稻瘟病提供了依据。     

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。     

转基因改良水稻抗稻瘟病的策略及其进展

稻瘟病是由子囊菌引起的广泛发生在世界各水稻产区的主要真菌病害。由于病原菌致病性的高度分化,使得对稻瘟病很难控制和防治。长期实践证明,培育抗病品种是稻瘟病抗病育种的主要目标。随着基因工程的发展,利用转基因技术导入外源基因改良稻瘟病抗性已成为一条新途径。现有研究表明,通过某些抗病基因、抗真菌蛋白基因、杀菌肽基因的克隆和转育,可以培育出获得对稻瘟病广谱抗性的水稻品种(系)。     

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。     

利用微卫星标记鉴定水稻的稻瘟病抗性

应用水稻稻瘟病抗性基因Pid(t)紧密连锁的微卫星标记RM262对含有该抗病基因的品种地谷与感病品种江南香糯和8987的杂交F2群体进行遗传分析和抗性鉴定,结果表明,RM262的PCR扩增物在抗、感品种之间的多态性较好;在2个F2群体中,RM262和抗病基因间的重组率分别为5.74%和8.17%,应用该标记的抗性纯合和杂合带型选择抗性植株,其准确率可达98%以上。此外,还就分子标记辅助育种进行了讨论。     

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。     

太湖流域粳稻地方品种黑壳子粳对稻瘟病抗性的遗传分析

太湖流域粳稻地方品种黑壳子粳对稻瘟病菌表现抗谱广,抗性强的特点,利用黑壳子粳与感病的云南稻地方品种丽江新团黑谷杂交获得的F1、F2和RIL群体,在苗期喷雾接种研54-04和北1两个日本稻瘟病鉴别菌系,根据抗感反应分析亲本的抗病基因组成,结果表明,黑壳子粳对菌系北1的抗性由一对显性基因控制,对菌系研54-04的抗性由两对互为独立遗传的显性基因控制,等位性测定结果和重组自交系的抗感反应表明：黑壳子粳对菌系北1的抗病基因兼抗菌系研54-04,该抗病基因与Pi-k,Pi-z,Pi-ta,Pi-b,Pi-t等5个已知抗病基因座呈非等位关系。也不是Pi-i和Pi-a基因,推断是一个未知的新基因;另一个抗病基因抗菌系研54-04,感菌系北1。     

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）。     

水稻苗期抗稻瘟病基因全基因组关联分析

含抗性基因的水稻品种易被病原菌克服,因此为进一步发掘新的稻瘟病抗性基因,利用水稻多样性群体Ⅱ(RDP-Ⅱ)中的470份种质资源,在湖南省桃江县稻瘟病高发区的自然病圃中进行水稻苗期的抗病性鉴定,并通过全基因组关联分析(GWAS)鉴定稻瘟病的抗性相关位点,最终鉴定出25份苗期抗性较好的品种,可作为抗性育种材料。采用混合线性模型(MLM)对700 000个单核苷酸多态性(SNP)基因型和苗期的稻瘟病表型数据进行GWAS研究,在水稻基因组中鉴定了24个抗性关联位点,除4号和7号染色体外,在其余10条染色体上均有分布。在这些关联位点中,5个位点包含已克隆或定位的6个稻瘟病基因,其余19个位点是新的抗性位点。此外,通过对水稻亚群抗性规律分析发现,热带粳稻亚群的平均抗性水平最高,温带粳稻亚群的平均抗性水平最低。这些研究结果为分子辅助抗稻瘟病育种提供了分子标记,也为后续抗稻瘟病基因的克隆提供了基因组定位信息。     

籼稻品种窄叶青8号抗稻瘟病基因分析

籼稻品种窄叶青８号是我国北方稻区水稻育种上重要的稻瘟病抗源之一。本文利用我国北方稻区的代表菌系中１０－８－１４和日本的代表菌系研５４－０４,对窄叶青８号与感病品种京系１７号和丽江新团黑谷的杂交Ｆ１Ｆ２、ＤＨ和Ｂ１Ｆ１群体进行抗病性鉴定,根据抗病性的分离,确认窄叶青８号的抗性由１对显性主效基因,即朱立煌等报道的Ｐｉ－ｚｈ基因控制。利用系研５４－０４接种窄叶青８号与９个具有已知抗病基因的鉴别品种杂交的Ｆ２群体,各群体都表现二基因的独立遗传,证明Ｐｉ－ｚｈ基因与Ｐｉ－ｉ、Ｐｉ－ｋｍ、Ｐｉ－ｚ、Ｐｉ－ｔａ、Ｐｉ－ｔａｚ、Ｐｉ－ｚｔ、Ｐｉ－ｋｐ、Ｐｉ－ｂ和Ｐｉ－ｔ等９个已知抗病基因间存在非等位关系,是新的抗稻瘟病基因。     

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。     

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.     

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。     

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。     

宁夏水稻代表性种质及后代抗稻瘟病基因型分析北大核心CSCD

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。     

抗病基因Pi-ta在骨干亲本及其衍生品种的传递

利用Pi-ta的显性分子标记对寒地稻区水稻骨干亲本合江20号及其衍生品种进行Pi-ta抗性基因传递分析。结果表明,抗病基因Pi-ta在亲本合江20号衍生子一代出现的频率为63%,子二代出现的频率为33%、子三代出现的频率为9%,抗病基因Pi-ta的传递与合江20号衍生系谱一致。抗谱分析表明,Pi-ta抗病基因在子代中出现与衍生品种的抗谱正相关,这可能与后代选择过种中抗病基因的丢失有关,这也可能是决定不同水稻品种的稻瘟病发生程度的主要原因之一。     

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。     

籼稻品种地谷抗稻瘟病基因的遗传

籼稻地谷是我国杂效裟育种上重要的稻瘟病抗源之一。利用我国稻区的稻瘟病菌系ＺＢ１３和ＺＢ１５对地谷与感病品种江南香糯的杂效Ｆ１、Ｆ２和Ｂ１Ｆ１群体,以及地谷与感病品种丽江新团黑谷、冈４６Ｂ和８９８７的Ｆ２群体进行接种鉴定,根据抗病性的分离确认地谷对ＺＢ１３和ＺＢ１５的抗性受显性基因控制。利用菌系ＺＢ１３接种地谷和１０个具有已知抗病基因的鉴别品种及其杂交Ｆ１和Ｆ２群体,进一步证明了地谷的抗温性受１对显