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）。     

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。     

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。     

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.     

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。     

水稻抗稻瘟病基因Pi-d(t)1、Pi-b、Pi-ta2的聚合及分子标记选择

冈46B(G46B)是水稻生产应用中的一个农艺性状十分优良的保持系,其主要的缺陷是稻瘟病抗性较弱,通过对地谷,BL-1,Pi-4号等三个分别含抗病基因Pi-d(t)1、Pi-b、Pi-ta2的稻瘟病抗性材料与G46B聚合杂交,并利用抗病基因连锁的分子标记对杂交后代进行辅助选择,在聚合杂交的F2代及B1C1代群体中共获得了15株含Pid(t)1、Pi-b、Pi-ta2等三个抗稻瘟病基因的材料,其可能的基因型分别为:三基因杂合体Pi-d(t)1pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2pi-ta2 4株,双基因杂合体10株,其中Pi-d(t)1Pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2pi-ta26株,Pi-d(t)1pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2Pi-ta23株,Pi-d(t)1pi-d(t)1/Pi-bPi-b/Pi-ta2pi-ta21株,双基因纯合体Pi-d(t)1Pi-d(t)1/Pi-bpi-b/Pi-ta2Pi-ta2仅1株,这一研究结果为进一步改良G46B的稻瘟病抗性奠定了基础,同时这一研究结果表明利用分子标记可快速、有效地实现多个抗病基因的聚合,大大提高水稻抗病育种的效率.     

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。     

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。     

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。     

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。     

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。     

来自中国云南野生稻的抗稻瘟病遗传资源

与Pi-ta^＋等位基因相比,含有Pi-ta^＋等位基因的栽培稻具有抗稻瘟病特性。本研究用基因序列分析的方法检测了来自云南的不同栽培稻品种以及不同类型和来源的普通野生稻种和非洲长雄蕊野生稻种中的Pi-ta^＋基因,发现Pi-ta地基因在稻属植物中高度保守,但Pi-ta^＋等位基因的存在极其稀有。在所检测的栽培稻和野生稻中仅有来源于云南景洪的直立型普通野生稻中含有Pi-ta^＋等位基因。而与Pi-ta基因相比,另一个水稻抗稻瘟病基因Pib,经部分同源序列克隆及测序发现该基因在不同野生稻中的变异较大。在所克隆的不同野生稻Pib基因同源序列中,也只有来源于直立型普通野生稻的序列能按该基因的开放阅读框进行正常翻译。对不同类型普通野生稻的抗稻瘟病能力的初步鉴定结果表明,直立型普通野生稻对供试的本地稻瘟病生理小种具有较强抗性,其抗性可能源于所含的Pi=ta^＋等位基因及可能有功能的Pib基因。由于普通野生稻与栽培稻同属AA基因组型,因此,云南直立型普通野生稻可通过杂交育种或基因工程途径用于栽培稻的抗稻瘟病性能改良。     

籼粳交新种质康丰A对稻瘟病抗性的遗传

康丰A是利用带有广亲和基因的籼粳亚种间杂交育成恢复系97gk419与恢复系明恢70杂交(恢复系×恢复系),所形成的胞质正常、雄性可育,而无恢复性的特殊变异新种质,再与野败胞质不育系连续回交转育成的具有特殊核遗传背景的新型水稻三系不育系。本研究通过接种不同地区的53个稻瘟病菌系,发现康丰A对华南稻区尤其是福建稻区的稻瘟病菌系具有广谱抗性。以康丰A(同型保持系康丰B)与普感品种丽江新团黑谷(LTH)杂交,获得杂交F1和F2,分别接种稻瘟病菌系81278、Guy11、FJ2009-66和98013A。接种鉴定和遗传分析表明,康丰A对4个菌系的抗性均由1对显性抗病基因控制。等位性测定表明,康丰A抗菌系81278的基因与已知抗病基因Pi-1、Pi-2、Pi-ta和Pi-3呈非等位关系,与Pi-ta(Pi-?)呈现连锁遗传,暂命名为Pi-kf1(t)。     

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。     

湖南桃江病圃稻瘟病菌的无毒基因及水稻抗瘟单基因联合抗性分析

【目的】鉴定湖南省桃江病圃稻瘟病菌无毒基因型,为合理搭配种植湖南省水稻抗瘟品种和抗病育种提供依据。【方法】在湖南桃江病圃采集水稻品种"丽江新团黑谷"(LTH)稻瘟菌病样,用单孢分离法分离稻瘟病菌单孢并纯化获得单孢菌株,用针刺离体法将菌株接种到以"LTH"为轮回亲本培育而成的24个含单抗瘟基因的水稻5叶期第5叶片上,对供试菌株进行无毒基因鉴定,并应用联合致病性系数和联合抗病性系数分析抗瘟基因组合间的互作。【结果】供试92个稻瘟病单孢菌株含有全部的24个无毒基因,对24个已知含单抗瘟基因的水稻材料表现出不同程度的毒力水平,含水稻抗瘟基因Pi-20对供试菌株抗菌频率最高,达54.35%;通过联合致病性系数和联合抗病性系数分析抗瘟基因组合间的互作,结果表明最佳搭配组合为Pi-20×Pi-k~s(RAC=0.28,PAC=0.23)。【结论】湖南省桃江病圃稻瘟病菌致病力较强,24个抗瘟基因多已感病化,含抗性基因Pi-20与Pi-k、Pi-k~s、Pi-3组合的水稻品种目前可在湖南省推广利用,但需研究引进新的抗瘟基因。     

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。     

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。     

云南元江普通野生稻中Pi-ta和Pib同源基因的克隆和分析

用高保真PCR技术从云南元江普通野生稻中克隆了抗稻瘟病Pi-ta同源基因的编码区及Pib基因的部分同源序列。Pi-ta同源基因的编码区序列与报道的栽培稻有99.7%的同源性。根据前人的结果,从元江普通野生稻的Pi-ta基因推导的氨基酸序列中918位点为丝氨酸,属于Pi-ta~-等位基因,不能对含有AVRPita基因的稻瘟病菌产生抗性。与Pi-ta基因相比,元江普通野生稻中的Pib同源基因第一外显子与栽培稻的相应序列间存在较大差异,其中有一段87 bp的DNA序列缺失,而且不能按正常的Pib基因序列的阅读框进行翻译。因此认为,元江普通野生稻不具有基于Pi-ta和Pib基因的抗稻瘟病遗传基础。     

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。