我国水稻分子育种计划的策略

从种质资源中发掘和利用优异基因是实现突破性育种的关键。现有常规育种技术对种质资源的低利用率及其在性状改良上的局限性是近几十年来水稻改良出现徘徊局面的根本原因。本文首次提出应用大规模回交育种构建我国优良水稻导入系群的方法和以此为基础材料建立我国水稻分子育种协作网的策略,简要地阐述了应用分子标记和导入系进行水稻种质资源中有利基因/QTL的大规模发掘和复杂性状QTL聚合改良的分子育种技术路线,并简要地展望了这一分子育种策略的应用前景。

水稻粒重及其相关性状的遗传解析

应用 2 92个 L emont/特青 F1 3 重组自交系 (RIL s)和 2 72个标记的遗传连锁图谱分析粒重及籽粒长、宽、厚、长 /宽、体积和容重 6个相关性状的遗传。所有性状在 RIL s中出现超亲分离。粒重与其他籽粒性状均呈显著正相关 ,而涉及籽粒品质的容重与粒宽、粒厚呈显著负相关。检测到影响粒重及其相关性状的主效 QTL 48个和互作位点 38对 ,这些 QTL解释了各性状 5 5 %以上的表型变异。80 %以上的主效 QTL呈现一因多效或生理相关。QGl3和 QGl2等通过籽粒体积间接影响粒重 ,L emont增效等位基因有利于籽粒品质的改良 ,而 QGw5、QGt1和 QGv7的特青增效等位基因增加粒重同时降低籽粒容重及品质。通过标记辅助选择进行不同 QTL的重组 ,有望在增加粒重的同时改善籽粒品质。

水稻单株有效穗数和每穗粒数的QTL剖析

应用２９２个Ｌｅｍｏｎｔ／特青Ｆ１３重组自交系（ＲＩＬｓ）及其含２７２标记的遗传连锁图谱剖析单 株有效穗数（ＰＮ）和每穗粒数（ＳＮＰ）及其相关性状的遗传．所有性状呈现超亲分离，ＰＮ与ＳＮＰ 存在弱的负相关．检测到影响 ＰＮ和 ＳＮＰ及其相关性状的 ＱＴＬ ５１个和互作位点 ４５对，它们 可以解释 ６０％以上的性状总变异。 ＳＮＰ与其相关性状的 ＱＴＬ定位在一起，比较与 ＳＮＰ－ＱＴＬ 同一或相邻区域的 ＱＴＬ数，穗部枝梗数是长度性状的两倍，故前者对ＳＮＰ的作用更大。仅有 ２个ＰＮ－ＱＴＬ与ＳＮＰ相关性状的ＱＴＬ相邻，因此通过标记辅助选择有可能实现ＰＮ与ＳＮＰ的 有利重组。其中影响 ＰＮ的 ＱＰｎ４和影响穗枝梗数和长度的 ＱＰｂｎ３ａ，ＱＰｂｎ３和 ＱＰｂｌ４等主效 ＱＴＬ，在标记辅助选择中具有重要的应用价值。对通过标记辅助选择合理配置穗部性状 ＱＴＬ 产生新的高产穗型进行了讨论．

水稻干旱胁迫诱导DNA甲基化时空变化特征分析

【目的】研究水稻抗旱导入系DK106和旱敏感轮回亲本IR64苗期和分蘖期干旱胁迫前后DNA甲基化的变化情况,并比较分析叶片和根部DNA甲基化变化特征,探讨DNA甲基化在水稻干旱胁迫反应中的作用。【方法】用甲基化敏感扩增多态性技术(methylation sensitive amplified polymorphism,MSAP)和高效液相层析(high performance liquid chromatography,HPLC)方法分析DNA甲基化变化情况;从聚丙烯酰胺凝胶回收甲基化多态性片段并克隆测序及序列比对。【结果】MSAP分析结果显示,水稻基因组中约有20%的CCGG位点发生了胞嘧啶甲基化;水分胁迫导致DNA甲基化平均水平明显增加,其中根部增加幅度尤为明显;DNA甲基化水平及状态变化在品种间存在差异,同时具有时期及组织特异性。对干旱胁迫特异诱导DNA甲基化片段序列分析结果表明,基因编码区和非编码区发生DNA甲基化的频率基本相同。【结论】干旱胁迫反应过程中DNA甲基化表现出一定时空特异性和品种特异性,且与品种抗旱性差异相关。

利用BC2F2高代回交群体定位水稻籽粒大小和形状QTL

以我国优良籼稻恢复系蜀恢527为轮回亲本,以来自菲律宾的Milagrosa为供体亲本,培育了样本容量为199株的BC2F2高代回交群体。选取85个均匀分布在12条染色体上的多态性SSR标记进行基因型分析,同时对粒长、粒宽、长宽比和千粒重4种性状进行了表型鉴定。采用性状-标记间的单向和双向方差分析对上述性状进行了QTL定位。单向方差分析(P<0.01)共检测到了10个控制粒长、粒宽、长宽比和千粒重的QTL,其中有3个具有多效性。由于粒长和长宽比的高度相关性,控制长宽比的2个QTL均能在粒长QTL中检测到。位于第3染色体着丝粒区域的qgl3b是一个控制粒长、长宽比和千粒重的主效QTL,它可以分别解释粒长、长宽比和千粒重表型变异的29.37%、26.15%和17.15%。该QTL对于粒长、长宽比和千粒重均表现较大的加性效应(来自蜀恢527的等位基因为增效)和负向超显性。位于第8染色体的qgw8位点是一个控制粒宽的主效QTL,同时也是控制千粒重的微效QTL,能解释粒宽表型变异的21.47%和千粒重表型变异的5.16%。该QTL对粒宽和千粒重均具有较大的加性效应(来自蜀恢527的等位基因为增效)和正向部分显性。双向方差分析(P<0.005)共检测到61对显著的上位性互作,涉及54个QTL,其中23个是能同时影响2～4个性状的多效位点,且有8个位点与单向方差分析检测到的相同。控制长宽比的13对上位性互作位点中,与控制粒长的上位性互作位点完全相同的有8对。以上结果为进一步开展水稻籽粒大小和形状有利基因的精细定位、克隆和分子设计育种奠定了基础。

高产、抗旱和耐盐选择对水稻产量相关性状的影响

水稻生产受到许多环境因素的胁迫,其中干旱和盐害是两大最重要的非生物逆境,培育抗旱和耐盐品种是减轻这两种逆境危害最经济有效的措施。利用籼型供体广恢122、Bg94-1和粳型供体原粳7号、沈农89366导入高产优质籼型品种丰矮占1号背景,创建BC3F5导入系群体,经目标性状筛选,以获得的2个高产抗旱导入系丰矮占1号/广恢122和丰矮占1号/原粳7号为亲本进行高产抗旱聚合,以高产耐盐导入系丰矮占1号/沈农89366和丰矮占1号/Bg94-1进行高产耐盐聚合。以聚合亲本为对照,在2个F2聚合群体中分别进行抗旱、耐盐、高产筛选,每个聚合群体分别获得30～42个不等的抗旱、耐盐和高产性状的极端个体,不同性状的选择强度变幅为8.3%～11.7%。3个目标性状极端选择后代在正常水田种植,其产量相关性状抽穗期、单株有效穗数、穗总粒数、穗实粒数、结实率、千粒重等均呈现明显的分离,各性状的变异方向因不同的选择群体和选择性状而异。在2个聚合组合的6个选择群体后代,有效穗数和每穗实粒数对单株产量的贡献最大,前者平均贡献率为18.5%,变幅为12.9%～27.4%,后者平均贡献率为13.1%,变幅为9.0%～21.2%。经过不同性状的交叉筛选,2个聚合组合的抗旱选择群体分别出现10.0%和36.7%耐盐的株系,其平均耐盐水平与耐盐选择群体相当,表明水稻抗旱和耐盐存在一定程度的遗传重叠。提出了利用回交导入系先进行抗旱、耐盐筛选,再进行产量选择和在此基础上对3个性状进一步聚合的高产抗旱和高产耐盐新品种培育策略。

两个新的水稻叶色突变体形态结构与遗传定位研究

【目的】对2个新的水稻叶色突变体进行形态结构与遗传分析,并且初步定位这2个突变基因。【方法】在水稻育种材料中分别发现了一株白色条纹叶突变体和一株黄叶突变体,经多代自交已形成稳定的突变系。对突变体的主要形态特征与叶绿素组分等进行分析,观察叶绿体的超微结构,并以这2个突变系杂交产生的F2群体作为定位群体,应用SSR标记对突变基因进行初定位。【结果】与其野生型相比,白色条纹叶突变体的单株穗数减少12.86%,生育期延长11.27%,黄色叶突变体的株高降低31.08%,千粒重减少14.55%,生育期延长17.86%,并且2种突变体的叶绿素含量都显著低于其野生型。电镜观察结果表明:2种突变体的类囊体结构异常,与野生型水稻相比,黄色叶突变体的类囊体片层数变少,白色条纹叶中条纹部分的类囊体片层结构几乎消失,正常绿色部分的类囊体结构没有变化。遗传分析表明:这2种突变性状均受1对隐性核基因控制,位于不同染色体上,将突变基因暂时命名为st9(t)(stripe)、chl12(t)(chlorophyll-deficit)。将st9(t)定位到第一染色体短臂最末端,与分子标记RM1331相距9.6cM,且与标记RM3252等共分离;将chl12(t)定位到第三染色体短臂,与分子标记RM411、RM8208之间的遗传距离分别是1.2、5.1cM。【结论】发现了2个叶色突变新基因,为下一步的基因克隆与功能分析奠定了基础。

利用回交导入系群体发掘水稻种质资源中的有利耐盐QTL

以中等感盐籼稻IR64与粳稻Tarom Molaii培育的85个BC2F8回交导入系为材料,定位苗期在140mmolL-1NaCl胁迫下影响叶片盐害级别、幼苗存活天数、地上部和根部的K+、Na+浓度等6个耐盐相关性状的QTL。幼苗存活天数与地上部Na+浓度呈极显著负相关,与地上部K+浓度呈显著正相关,与根部K+、Na+浓度无关,表明叶片盐害是由于地上部Na+积累过多造成的。根部K+浓度与Na+浓度高度正相关,但与地上部的K+、Na+浓度均无关,表明根对K+、Na+的离子吸收与向地上部运输存在不同的机制。检测到影响6个耐盐相关性状的23个QTL,包括影响叶片盐害级别的5个、幼苗存活天数的6个、地上部K+浓度的4个、地上部Na+浓度的4个、根部K+浓度的1个和根部Na+浓度的3个。影响地上部K+、Na+浓度与影响根部K+、Na+浓度的QTL分布在不同基因组区域,进一步表明根和茎对K+、Na+的吸收存在不同的遗传机制。通过比较图谱,发现影响耐盐相关性状的23个QTL中有12个(占52.2%)与以往不同群体中影响耐盐相关性状的QTL定位在同一或相邻的染色体区域。其中在第2染色体RM240～RM112区间检测到1个影响地上部所有4个耐盐相关性状的主效QUL,其增加耐盐性的有利基因来自供体Tarom Molaii,适宜用作标记辅助选择耐盐性的遗传改良。

回交高代选择导入系的纹枯病抗性与抗旱性的遗传重叠研究

利用来自抗旱性较好的供体亲本(BG300和BG304)、具有两种遗传背景(IR64和特青)的水稻高代回交(BC2)抗旱选择导入系,通过人工接种的方法鉴定纹枯病抗性,考察纹枯病抗性与抗旱性之间可能存在的遗传重叠。通过与受体亲本的纹枯病抗性表现比较发现,具有特青背景的抗旱选择导入系倾向于纹枯病抗性的降低,而IR64背景的抗旱选择导入系则倾向于纹枯病抗性的增强。基于基因型与表型的方差分析共鉴测到6个与纹枯病抗性相关的位点,其中QSbr6在不同供体和背景的两个群体中分别检测到,而QSbr10则在同一供体的两个遗传背景下均检测到;有3个位点(QSbr6、QSbr8和QSbr10)与同一群体中检测到的抗旱性位点位置相近,很可能是两种抗性重叠的遗传基础。尽管方差分析的方法在选择导入系的非选择目标性状相关位点的鉴定中存在相当程度的偏低估计,本研究所检测到的纹枯病抗性位点,特别是那些与抗旱性重叠位点的分子标记以及相关的抗性株系仍将为进一步的水稻纹枯病抗性和抗旱性的多抗性育种和深入的遗传重叠研究提供有用的信息和材料。

水稻抗纹枯病QTL表达的遗传背景及环境效应

利用水稻纹枯病菌强致病菌系RH-9人工接种Lemont导入到特青背景的213个近等基因导入系(TQ-ILs)群体和特青导入到Lemont背景的195个近等基因导入系(LT-ILs)群体,定位和分析了水稻抗纹枯病数量性状座位(QTL)及其表达的环境与遗传背景效应。亲本Lemont对RH-9表现为高度感病,特青表现为中等抗病。人工接种后TQ-ILs群体的相对病斑高度(病斑高度与株高比)呈连续正态分布,LT-IL群体则明显偏向感病亲本Lemont。在不同年份和遗传背景下检测到影响纹枯病相对病斑高度的主效QTL10个和互作QTL13个,其中2006年在TQ-IL群体定位到的6个主效QTL在2007年均得到验证,表明这些QTL具有较好年度间的重复性。QSh4是唯一在双向导入系背景下表达的QTL,该位点特青等位基因降低相对病斑高度,提高抗性水平。在TQ-ILs群体中定位到位于第10染色体RM216～RM311区间的QSb10a与在LT-IL群体中定位到的位于相邻区间RM222～RM216的QSb10b的基因作用方向不同,推断这两个QTL存在紧密连锁关系。绝大多数在TQ-IL群体中表达的主效及互作QTL在LT-ILs群体中不表达,表明水稻抗纹枯病QTL具有明显的遗传背景效应。通过比较作图,本研究定位到的其中8个QTL在以往不同群体中同样被检测到,这些主效QTL对通过分子标记辅助选择(marker-assisted selection,MAS)培育水稻抗纹枯病育种可能具有应用价值。指出标记辅助选择在不同遗传背景中能稳定表达的QTL或通过聚合不同抗病QTL是进一步提高水稻纹枯病抗性水平的一个有效途径。

应用导入系群体进行水稻产量相关性状的遗传剖析

以优质高产水稻品种丰矮占为轮回亲本,以Khazar和IR64作供体亲本,经连续回交分别构建了2套导入系(introgression lines)群体。对导入系后代分别在广州早造和晚造两种环境下进行重复产量鉴定。对两环境下产量及其组分性状的相关分析表明,在广州早造和晚造环境下水稻产量构成因素存在很大差异。在早造,每穗实粒数对产量供献最大,而在晚造,单株有效穗数对产量供献最大。应用SSR分子标记对这些导入系的供体片段进行全基因组扫描并应用单向方差分析(one-way ANOVA)剖析了导入系基因型与其产量及其组分的关系,共检测到27个染色体区段与产量及组分性状相关,包括10个产量QTL、9个单株穗数QTL、9个每穗实粒数QTL和14个千粒重QTL。大多数QTL只在一个环境条件下表达。在第3、7和9染色体上有3个QTL区域与产量及其两个组分有较大的效应,值得关注。最终,本研究在同步进行复杂农艺性状的改良和遗传剖析的研究上做出了有益的尝试。

遗传搭车与方差分析在水稻定向选择群体的抗旱性位点分析中的初步应用

水稻抗旱性属于复杂性状,近年的遗传研究日益关注胁迫下的产量相关位点。选用来自同一抗旱性较好的供体亲本(BG300),具有两种遗传背景(IR64和特青)和两种选择条件(低地和旱地)的4个水稻高代回交(BC2)抗旱性定向选择导入系群体。通过SSR分子标记,检测群体中供体等位基因的导入频率,分析了选择条件和遗传背景对供体等位基因导入频率的影响。在此基础上,利用基于遗传搭车原理的卡方检验对等位基因导入频率的偏离进行检测,同时结合表型-基因型方差分析(ANOVA)的方法,对上述群体进行了和抗旱性相关位点的QTL分析。共检测到显著位点24个,其中卡方检验发现20个,方差分析检测到8个。有4个被这两种方法都检测到,很可能是与胁迫下的产量直接相关的位点。同时也对非胁迫下的产量位点进行了检测,发现上述抗旱性位点与非胁迫下产量的关系不大。还就选择条件和遗传背景的效应等对目标性状QTL定位的影响进行了讨论。研究结果将为进一步的水稻抗旱性分子育种研究提供有用的信息和材料。

回交导入后代水稻种质有利基因的鉴定与筛选研究

种质资源蕴藏着品种遗传改良的各种有利基因,高效发掘种质资源的有利基因是实现育种突破的前提。本研究选择IR64、特青和新株型(NPT)为轮回亲本与13个供体的不同回交世代(BC2F2￣BC4F2)群体为材料,进行耐盐、耐淹和褐稻虱抗性鉴定与筛选。结果表明,尽管多数亲本本身对这些逆境不具备很好抗性或耐性,但在绝大多数回交后代中均出现耐盐、耐淹和抗褐稻虱的超亲分离,表明这些供体均带有对这些性状的有利基因。这种潜在“隐蔽”有利基因的表达受遗传背景影响较大。从总体上看,3个性状的选择效率以IR64背景最高,特青背景高于NPT背景。BC2对耐盐性的选择效率明显高于BC3和BC4代,BC3和BC4的选择效率因不同组合而异。研究表明通过大规模回交导入和回交后代性状的严格鉴定是发掘种质资源有利基因的有效途径。

利用籼稻资源中的“隐蔽有利基因”提高粳稻苗期耐冷性

苗期低温是制约东北水稻生产的一个重要逆境因子,培育苗期耐低温的水稻品种是解决这一问题最有效的途径之一。以粳型恢复系C418为轮回亲本与7个来自不同地域的供体杂交和回交培育BC2F2群体,利用沈阳春季田间自然低温进行耐冷筛选,并对入选的177个苗期耐冷导入系后代在自然和人工气候室两种不同强度的低温胁迫条件下的苗期表现进行评价。结果表明,虽然供体亲本均为苗期耐冷性弱的品种,但在全部回交后代中均出现耐冷性的超亲分离,表明这些供体亲本均携带对耐冷性有利的"隐蔽基因",但组合间的耐冷性选择效率存在较大差异。以人工气候室低温胁迫后的存活率为耐冷性鉴定指标,导入系之间出现广泛分离,田间筛选入选比例高的BG300和中413导入系群体中,出现存活率高的导入系后代比例较其他群体高,说明在同一轮回亲本遗传背景下回交后代的耐冷水平取决于供体。在室内严格低温条件下表现为强耐冷性的导入系在相对温和的自然低温胁迫下表现为苗高、苗干重较非胁迫条件生长抑制不明显,且能够促进根系生长。结果表明,大量的耐冷有利基因以"隐蔽"的形式存于水稻种质资源中。通过利用来源广泛的种质资源作为供体进行回交育种,对回交后代进行严格耐冷筛选,可有效选育高产耐冷水稻品种和有价值的育种材料。

水稻主茎总叶数及其相关性状的QTL分析

用一张具有 182个 RFL P标记的分子连锁图谱和一套重组自交系 ( RIL)群体 ,对水稻植株主茎总叶片数、叶片生长速率、抽穗期和株高等数量性状进行 QTL区间作图研究 ,定位了影响水稻出叶速率的 8个 QTL ,主茎总叶片数的 2个QTL、抽穗期的 3个 QTL和株高的 4个 QTL。对这些 QTL的遗传效应分析并结合先前用同组合材料研究结果 ,为进一步明确一些 QTL的基因功能提供了有用的信息。如控制水稻主茎总叶片数的一个主效 QTL ,即 QL n3,它同时影响分蘖期出叶速率、抽穗期及株高等数量性状。该位点来自特青的等位基因 ,其加性效应可使水稻在温室冬季短日条件下主茎总叶片数增加1.5叶左右 ,抽穗期延迟 9d,同时具有使分蘖期出叶速率降低 0 .2叶 / 10 d的效应。由于该 QTL位点的基因不受光照长度的影响 ,说明它们有可能是由一个影响水稻基本营养生长期的基因控制或者这些基因紧密连锁 ;而另一个 QTL( QH d8)位点的基因对主茎总叶数。

利用双向导入系群体检测遗传背景对耐盐QTL定位的影响

以优质粳稻品种Lemont与高产籼稻品种特青为亲本培育的高代双向回交导入系为材料,在温室140 mmolL-1 NaCl胁迫条件下定位影响苗期叶片盐害级别(SST)、幼苗存活天数(SDS)、地上部K+浓度(SKC)和地上部Na+浓度(SNC)及人工气候室条件下影响地上部K+、Na+浓度的QTL。双向导入系的大部分遗传背景与各自的受体亲本相同,其中Lemont背景导入系中轮回亲本Lemont的基因组平均占83.8%,特青背景导入系中轮回亲本特青基因组平均占88.9%。各耐盐相关性状在两个背景群体中均出现超亲分离,多数性状的频率分布呈相互重叠状态,表明双亲作为供体相互导入各耐盐性状基因的效应大致相当。两个背景导入系群体中分别检测到影响上述耐盐相关性状的QTL各18个,同一性状在两个背景导入系中未能检测到任何相同表达的QTL,表明耐盐QTL表达具有很强的遗传背景效应,同时也说明这些耐盐QTL的效应可能较小。温室和人工气候室两种环境下仅在特青背景导入系中检测到1个影响SKC的相同QTL,表明耐盐QTL与环境的互作非常明显。虽然双亲均表现中等感盐,但QTL定位结果表明双亲中都存在一些提高耐盐相关性状的有利等位基因。研究认为,利用分子标记技术挖掘"隐蔽"于育成品种中的耐盐基因,进一步利用分子标记辅助选择技术对这些非等位耐盐基因进行聚合,完全有可能提高育成品种的耐盐水平。

利用双向导入系解析水稻抽穗期和株高QTL及其与环境互作表达的遗传背景效应

利用粳稻Lemont和籼稻特青相互导入构建的遗传背景基本一致的双向回交导入系群体，分别在北京和海南环境定位影响抽穗期和株高的主效QTL及其环境互作，分析QTL及其与环境互作表达的遗传背景效应。在北京和海南分别检测到影响抽穗期和株高的主效QTL 16个和17个，其中有5个主效QTL （QHd2、QHd8a、QPh3、QPh5和QPh12）在两种背景下同时被检测到，表明多数主效QTL的表达具有遗传背景特异性。两种背景下检测到影响抽穗期的3个主效QTL （QHd8a、QHd9和QHd10b）存在环境互作，其中QHd8a与海南环境的互作在两种背景下提早抽穗2~3 d，与北京环境的互作则延迟抽穗2~3 d，是影响抽穗期的一个重要主效QTL。通过与以往相同亲本来源的7个不同定位群体在不同环境下定位结果的比较，鉴定出一些在不同遗传背景和环境下稳定表达的主效QTL，如QHd3、QHd8a、QPh3和QPh4，适宜用于水稻抽穗期和株高的分子标记改良。基于QTL定位结果，本文对如何通过分子标记辅助改良品种在不同环境下的抽穗期进行了深入探讨。

影响水稻穗部性状及籽粒碾磨品质的QTL及其环境互作分析

利用优质恢复系测258为轮回亲本与粳型糯稻新品系IR75862杂交创制的BC1F7回交导入系群体,在广西南宁和海南三亚定位了产量相关性状(二次枝梗数、穗总粒数、穗实粒数、粒重和穗重)、粒型(粒长、宽、厚)和碾磨品质(糙米率、精米率和整精米率)的主效QTL并剖析其环境互作效应。双亲在穗实粒数、千粒重、粒长和粒宽及整精米率等性状上存在显著差异。各产量相关性状间呈极显著正相关,而与千粒重和粒长呈极显著负相关。多数产量及粒型相关性状与3种碾磨品质相关不显著。在南宁和三亚环境下检测到影响产量相关性状、粒型及碾磨品质的主效QTL共计57个,包括二次枝梗数6个,穗实粒数4个,穗总粒数、粒重和穗重各5个,粒长9个,粒宽7个,粒厚1个,糙米率4个,精米率5个和整精米率6个,分布在除第11染色体外的所有染色体上。多数影响枝梗数、穗粒数和粒重的QTL成簇分布,而且与影响糙米率、精米率和整精米率的QTL分布在不同染色体区域。在第2、第3、第4、第5和第6染色体上鉴定出影响穗粒数、粒重、粒型及碾磨品质的重要QTL,这些QTL在以往不同遗传背景和环境下被多次检测到。在第8染色体RM152～RM310区间鉴定到1个影响粒长和粒宽的新的QTL,能同步增加粒宽和粒长。鉴定出的这些稳定表达的QTL具有标记辅助选择育种的应用价值。整精米率是受环境影响最大的性状,其QTL的环境互作效应明显。对QTL的环境互作效应特点及其在品种标记辅助改良中的作用进行了深入探讨。

黑龙江省稻瘟病菌无毒基因分析及抗病种质资源筛选

采用7个稻瘟病菌无毒基因的特异性引物,对177个来自黑龙江省的稻瘟病菌单孢菌株进行PCR检测,结果表明7个无毒基因在黑龙江省不同地区均有分布,但出现频率不同,其中频率最高的为ACE1,达到61.6%,最低的为Avr1-co39,只有31.6%;来源于不同水稻品种的菌株无毒基因组成不同。采用国际水稻研究所20个已知抗性基因的单基因系对48个黑龙江省稻瘟病菌进行毒力分析,与PCR检测无毒基因结果一致。同时,对20个抗病单基因系采用多菌株人工接种发现Pi-9在黑龙江6个地区对稻瘟病菌的抗谱为80%~100%,在育种中具有较高利用价值。

利用品质性状的回交选择导入系挖掘水稻抗纹枯病QTL

将优质、抗纹枯病的高秆供体Tarom Molaii和Binam导入半矮秆IR64和特青背景,培育品质性状回交选择构建的4个导入系群体IR64/Tarom Molaii、特青/Tarom Molaii、IR64/Binam和特青/Binam,定位了影响水稻抗纹枯病病级(disease scale,DS)、相对病斑高度(relative lesion height,RH)和株高(plantheight,PH)的QTL。结果表明,4个导入系群体的DS与RH高度正相关,两者与PH呈显著负相关。导入系后代各性状均呈现超亲分离,出现抗性明显优于双亲的抗病个体,其中40%左右属半矮秆抗病类型。采用单向方差分析,在这4个群体中分别定位到10、8、8和6个影响3个性状的QTL,多数基因座上降低DS和RH即增强抗病性同时增加株高的等位基因均来自两个供体。未在同一供体两个不同背景下检测到影响3个性状的相同QTL,表明抗纹枯病QTL表达有明显的遗传背景效应。PH与DS及PH与RH被定位在同一个显著标记位点的QTL数分别占两个性状QTL总数的38%和52%,表明水稻纹枯病抗性与株高关系密切,两者存在许多连锁位点。与以往相同群体品质性状QTL的定位结果相比,发现品质性状QTL与抗纹枯病QTL大多分布在染色体的不同区域,彼此独立遗传。对利用目标性状选择导入系定位非目标性状QTL的效果、影响因素及育种应用进行了探讨,强调了目标性状选择导入系对非目标性状QTL发掘及育种应用的重要性。