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作为一个农业大国,水稻一直是我国主要粮食作物之一,但我国水稻品种的抗瘟性一直难以得到提高,多年以来稻瘟病一直制约着我国水稻产量的增长。培育对稻瘟病具有良好抗性的水稻新品种,是防治稻瘟病最经济、有效的途径。 “大粒溪香”是由贵州大学水稻研究所以“大粒香”为背景,以改良其抗病性和产量为育种目标所培育出的优质水稻品种(系),其米质达到国优1级。尽管“大粒溪香”抗病性较“大粒香”得到一定的提升,但效果不明显。为了进一步改良其对稻瘟病的抗性,本研究以课题组前期构建的Pi1和Pi9双基因聚合材料/大粒溪香//大粒溪香BC1F4群体为研究材料,对群体中含有双元抗性基因的植株进行回交加代,并对筛选获得的BC1F6代、BC2F2代和BC3F1代植株进行背景回复度检测和田间农艺性状调查,并用10个来自贵州主要稻区稻瘟病菌进行田间人工接种鉴定,评价抗性基因聚合对大粒溪香抗病性的改良效果。结合农艺性状调查、背景回复度检测和田间抗性鉴定,筛选获得稻瘟病抗性显著提高、农艺性状优良且与“大粒溪香”遗传背景相似度较高的中间材料,以期为贵州省水稻抗病育种研究提供参考资料和材料,最终选育出优质、广谱、高抗的水稻新品种(系)。 研究主要取得以下结果: 1. 本文将与Pi1、Pi9基因紧密连锁的SSR标记RM224、STS标记pB8为研究对象,通过筛选后从回交群体中选出了20个携带双元抗性基因的植株,其中BC3F1代7株,BC2F2代13株,以及6个表型较为稳定的BC1F6株系。并通过50对多态性SSR标记对其进行背景回复率的分析,结果显示:BC3代植株的背景回复率平均为88.86%,变化幅度在84%~95%之间,单株5-2-5的背景回复率较高;BC2代植株的背景回复率平均为81.46%,变化幅度在74%~87%之间,单株26-7-5的背景回复率较高;BC1代植株的背景回复率平均为67.43%,变化幅度在62%~72%之间,单株77的背景回复率较高,以上3个单株均来自同一系谱的不同世代。 2.通过对筛选植株的田间农艺性状、籽粒外观性状进行聚类分析,可以看出,在外观表现上,BC3F1代单株5-2-5和BC2F2代单株26-7-5的表型更接近于轮回亲本大粒溪香。其中,与大粒溪香遗传背景相似度较高(95%)的单株5-2-5具有“光叶、光稃”的特性:籽粒外观性状上,粒宽显著高于大粒溪香,粒长和千粒重与大粒溪香差异不明显;田间农艺性状上,株高较大粒溪香高出1.9cm,有效分蘖与大粒溪香相差2穗,穗长与大粒溪香相差2.4cm,单株实粒数与大粒溪香相差873粒。而单株26-7-5,背景回复率为87%,具有大粒溪香“光叶、光稃”的特性:籽粒外观性状上,千粒重显著高于大粒溪香,粒长和粒宽与大粒溪香差异不明显;田间农艺性状上,株高较大粒溪香高出9.3cm,有效分蘖与大粒溪香相差2穗,穗长与大粒溪香相差0.4cm,单株实粒数较大粒溪香多出24粒。 3.双元抗性基因聚合的植株对叶瘟表现出了较高的抗性水平,病级在0.73左右,发病叶部大多出现针头状大小的褐点。对穗瘟也起到较为明显的改良效果,虽然穗部均有感病现象,但发病较轻,损失指数相对大粒溪香约下降了79.4个百分点。综合评价在中抗~中感之间,相对大粒溪香下降4~6个病级。携带双元抗性基因的植株在世代间表型、基因型差异较大,但对稻瘟病的抗性表现较为稳定,双元抗性基因聚合能使大粒溪香的稻瘟病抗性得到显著提升。 4.目前选育工作已经进行到了BC4F1代,并从中筛选获得2株携带Pi1、Pi9基因的植株,通过田间人工接种鉴定,叶瘟病级为0.2,70.6%的接种穗出现感病现象,损失指数为15.3%,对其综合评价为中感,其外观性状和背景回复有待进一步研究。 5.通过世代间植株的遗传位点及外观性状的变化可以看出,回交低代材料背景回复率较低,在外观性状上与大粒溪香差别较大。随着回交世代的增加,背景回复逐渐增加,植株外观表现也逐渐趋向于轮回亲本,主要表现在植株的籽粒重量增加、粒型变大,并出现大粒溪香“光叶、光稃”的表型特性。相关分析结果表明:背景回复率与株高、有效分蘖呈负相关,其中与株高皮尔逊相关系数为-0.3,与有效分蘖的相关系数为-0.141;与水稻粒的重量、长度以及光稃,都呈现出显著的正相关关系,皮尔逊相关系数分别为0.516**、0.538**、0.511**;与穗长、每穗实粒数、粒宽、光叶呈正相关,皮尔逊相关系数分别为0.036、0.157、0.235、0.345。 6.利用多重PCR技术可以实现对回交群体中含有Pi1、Pi9双元抗性基因植株的快速检测。SSR标记RM224对Pi1基因的检测具有共显性,而STS标记pB8对Pi9基因仅能进行阳性检测。