论文部分内容阅读
水稻（Oryza sativa L.）是世界上最重要的粮食作物之一,水稻的产质量与民生息息相关。水稻稻瘟病（rice blast disease）是世界性的水稻重要病害,目前至少有80个国家（地区）报道了该病的发生,研究水稻稻瘟病防治具有重要意义。通过发掘鉴定和利用广谱持久抗性基因,培育并推广抗病新品种,是减少水稻稻瘟病对水稻生产危害最经济、环保和有效的措施。但是水稻稻瘟病抗性属于典型的质量-数量性状,易受多种环境因素的影响,因此常规稻瘟病抗性育种中的表型选择不准、效率低。分子标记辅助选择育种（Molecular Marker-assisted Selection,MAS）,通过利用目标基因紧密连锁（或基因内）的分子标记,进行标记基因型的鉴定以及选择,且鉴定结果不受环境影响,育种的效率得到大大提高。MAS技术通常结合传统的连续回交育种,定向改良受体的单个或少数目标性状,是一种重要的分子育种手段。本研究中利用的Pigm基因,是一个广谱持久抗稻瘟病基因,已被精细定位于水稻第6染色体的Pi2/9位点。本研究以谷梅4号作为Pigm基因供体亲本,通过对多态高效分子标记的筛选和利用,经过分子标记辅助选择回交育种实践,使得34份水稻的稻瘟病抗性得到定向改良。通过连续回交、选择和自交得到高代抗病材料,并在此基础上对高代群体材料进行基因型和表型分析鉴定出高抗稻瘟病的纯合株系,通过田间主要农艺及产量性状分析,育成遗传背景与受体亲本相似的抗瘟水稻新品系。具体结果如下:1.对实验室保存的28份来自不同国家或地区的稻瘟菌小种进行培养、继代及纯化。通过稻瘟菌室内单孢活体喷雾接种,分析24份水稻受体材料、谷梅4号（Pigm基因供体材料）、阴性对照CO39以及阳性对照75-1-127（含广谱抗瘟基因Pi9）对28份稻瘟菌生理小种（菌株）的抗菌谱差异。结果表明,Pigm基因供体亲本谷梅4号对27份菌株均表现抗病,只对来自湖北的菌株E2007046A2表现为感病,其抗性频率为96.4%,证明Pigm确实是一个广谱抗性基因;24份水稻受体材料抗性频率在25.9%57.1%之间,说明受体亲本材料抗性差、抗谱窄,需要进行抗性改良。2.通过将20个候选连锁标记分别对供体亲本谷梅4号以及24个受体亲本进行基因型分析,筛选出3个共显性多态InDels分子标记,分别为:T9E4（正向引物序列为5’-CAGAGCAGTAACAAACCCTA-3’,反向引物序列为5’-TCCGCAAGATCAACATTC-3’）、S29742（正向引物序列为5’-CAGTGAAACGAACGCTATG-3’,反向引物序列为5’-AATAGGAAGGGTTGATGTTG-3’）、DG-2（正向引物序列为5’-GAGACGCAGGA ACAGGGTG-3’,反向引物序列为5’-CCGAGTGGCTGAGCAACAA-3’）。通过高效分子标记的筛选,便于进一步高效筛选出含Pigm基因的群体。3.本实验通过20102016年在长沙和三亚穿梭育种,经过连续回交和自交,获得了9个含Pigm基因（位点）的BC5F3抗病纯系;同时获得了9个含Pigm基因（位点）的BC5F2群体;以及获得了16个不同世代的含Pigm基因（位点）的回交群体。通过多年实验,现已基本完成了分子标记辅助选择育种群体的构建,为进一步培育广谱高抗稻瘟病水稻新品种（组合）奠定了基础。4.通过分子标记辅助选择和连续回交育种实践,利用广谱持久抗瘟基因Pigm的紧密连锁标记S29742,使得早籼稻1701的稻瘟病抗性得到定向改良。Pigm基因供体亲本谷梅4号与受体亲本1701对23份供试稻瘟菌菌株的抗性表现及抗菌谱差异显著,两亲本的抗性频率分别为95.7%和39.1%。S29742是一个基于PCR的共显性DNA标记,在谷梅4号和1701之间多态性明显且稳定,在两亲本中分别扩增出一条约550 bp和一条约900 bp的条带;结果可知S29742标记基因型对稻瘟病抗性表型的选择效率可达100%。通过连续回交、选择和自交,获得含Pigm基因的BC5F2群体,在此基础上通过基因型和表型分析鉴定出3个高抗稻瘟病的BC5F3株系,并通过田间主要农艺及产量性状分析,育成一个遗传背景与受体亲本相似的抗瘟水稻新品系“1701-Pigm”。