10个抗稻瘟病基因在黄淮稻区粳稻品种(系)中的分布

利用Pi5、Pii、Pib、Pita、Pita2、Pish、Pi54、Pia、Pizt、Pikm 10个抗瘟基因的分子标记,对94份黄淮稻区粳稻品种(系)进行了分子检测。结果表明,10个基因在供试品种中的分布频率分别为15.96%、15.96%、87.23%、37.23%、73.40%、85.11%、59.57%、32.98%、29.79%、37.23%。在供试品种中,检测出5个抗瘟基因的品种最多,占供试品种总数的35.1%;检测出4、6、2、3、7、8、1个抗瘟基因的品种分别有23、19、6、6、4、2、1个。本研究初步明确了10个抗瘟基因在94份黄淮稻区水稻品种(系)的分布情况,为抗稻瘟病辅助育种提供了参考依据。

94份水稻骨干材料抗稻瘟病基因和恢复基因的分子检测与分析

为明确6个抗稻瘟病基因(Pita、Pi54、Pia、Pib、Pikm、Pikh)和1个恢复基因(Rf1a)在水稻骨干材料及新品系中的基因型和分布情况,从而为今后抗稻瘟病基因和恢复基因的合理利用及分子标记辅助育种提供依据,利用6对扩增条带清晰、稳定的抗稻瘟病基因特异性分子标记对48份水稻品系的基因组DNA进行PCR扩增,利用恢复基因分子标记Rf1a对46份外引及自育恢复系材料进行检测。结果表明,在48份水稻骨干材料及品系中,单个种质携带的抗稻瘟病基因为1~6个,携带4个抗稻瘟病基因的品系最多,占总数的33.33%,其次为携带3个(22.92%)、2个(18.75%)抗稻瘟病基因的品系,携带6个抗稻瘟病基因的种质资源最少(4.17%);6个抗稻瘟病基因在48份水稻种质中的分布差异较大,Pib、Pikh、Pi54在供试粳稻中的分布最广泛,分布频率分别达到77.08%、64.58%、62.50%,其次为Pita、Pikm、Pia,分布频率分别为47.92%、41.67%、33.33%;48份水稻种质共有抗稻瘟病基因组合22个,其中组合Pia+Pi54+Pikh+Pib和组合Pi54+Pikh+Pib的水稻材料数量最多(各6份)。在46份外引及自育恢复系材料中,携带恢复基因Rf1a的占93.48%。通过分子标记手段明确了相关种质的抗稻瘟病基因类型,为抗稻瘟病和恢复系新品系的选育及亲本组配提供了较好的遗传信息。

12个抗稻瘟病基因在山东省地方水稻品种中的分布

为进一步明确山东省地方水稻品种中抗稻瘟病基因(以下简称抗瘟基因)的分布情况,本研究利用Pita、Pita2、Pia、Pi9、Pigm、Pikm、Pi54、Pi5、Pii、Pib、Pish和Pi1 12个抗瘟基因的功能标记,对78个山东省地方水稻品种进行了分子检测。结果表明,Pi54和Pia在供试品种中的分布频率高达67.95%和50.00%;其次是Pi5、Pikm、Pib、Pii和Pi1,分布频率分别为29.49%、21.79%、20.51%、20.51%和16.67%;分布频率较低的是Pi9、Pish和Pita2,分布频率均为1.28%;供试品种中都未检出Pita和Pigm。在供试品种中,检出2个抗瘟基因的品种数量最多,占供试品种总数的34.62%;检出1个抗瘟基因的品种数量次之,占24.36%;检出3、4、5、6、7个抗瘟基因的品种分别有13、7、4、1、2个,另有5个品种未检出任意一个抗瘟基因。在遗传相似系数为0.80时,可将78个品种聚为4类,其中70个品种聚为一类。本研究初步明确了78个山东省水稻品种的抗稻瘟病基因分布情况,可为进一步利用地方品种中的稻瘟病抗性基因培育广谱抗稻瘟病新品种提供科学依据。

基于PARMS技术的抗稻瘟病基因Piz-t分子标记的开发与利用

稻瘟病是水稻生产中的主要病害之一,严重影响着水稻的产量。利用抗稻瘟病基因选育抗病品种是控制稻瘟病大面积发生最经济有效的途径。Piz-t是Piz位点的一个主效抗稻瘟病基因,具有广谱稻瘟病抗性,对于改良水稻品种稻瘟病抗性具有重要的应用价值,但是缺少高通量的鉴定技术。本研究利用Piz-t与其等位基因Pi2、Pi9、Pigm、Pi50的序列差异,开发了一套基于PARMS检测技术(Penta-primer amplification refractory mutation system)的荧光分子标记。利用该方法检测了98份水稻资源,鉴定到2个携带抗稻瘟病基因Piz-t的水稻品种,并对育种后代材料进行检测,结果表明该方法能够准确的检测出育种后代材料中Piz-t基因型,以及是否纯和,为水稻抗稻瘟病分子标记辅助育种提供简便、可靠、低价高通量的基因鉴定技术。

“粳稻广谱抗稻瘟病基因发掘与应用”获辽宁省科技进步一等奖

辽宁省粳稻年播种面积800余万亩,对保障国家口粮安全具重要意义。但该地区粳稻生产受稻瘟病威胁严重,病害年发生面积100万亩左右,平均每亩损失可达100-200公斤,个别地块甚至颗粒无收,严重威胁粮食安全及农业绿色高质量发展。利用抗病基因选育抗病水稻品种是防控该病的根本途径。虽然国内外在抗稻瘟病基因的发掘及利用领城已取得显著进展,但在辽宁稻区起主效作用的抗瘟基因不清,水稻抗性改良过程中广谱抗稻瘟病基因匮乏,导致抗病品种选育效率较低。

“粳稻广谱抗稻瘟病基因发掘与应用”项目取得成果

项目授权国家发明专利10件,制定省级地方标准3项,发表论文40篇,其中SCI收录13篇;育成抗稻瘟病水稻新品种9个,获植物新品种权1项。自2010以来,品种累计推广1650万亩,新增经济效益36.8亿元。其中近三年推广775万亩,新增经济效益17.3亿元。所创制的抗稻瘟病种质资源、创建的抗瘟基因检测方法和抗病分子育种技术被20家单位引进及应用。取得了显著的经济效益和社会效益。

水稻抗稻瘟病基因Pi-ta的分子标记辅助选择

利用已建立的水稻抗稻瘟病基因Pi ta显性分子标记对 30个品系和 1 57个来自不同国家的一些水稻品种进行分子鉴定 ,并采用稻瘟病菌菌株ZN57(IC 1 7)和ZN6 1 (IB 4 9)人工接种试验进行致病性测试。结果表明 ,大部分品系和少数水稻品种含抗病基因Pi ta ,且对稻瘟病菌菌株ZN57和ZN6 1表现抗病反应。除此之外 ,利用两对显性分子标记YL1 55 YL87和YL1 83 YL87对 350个杂交F3代株系进行早期筛选 ,得到 1 1 8个抗病基因Pi ta纯合的株系。这些株系田间抗性调查结果表明 ,抗病基因存在与否与田间抗性相吻合。因Pi ta基因与许多其他抗病基因紧密连锁 ,而使含有Pi ta基因的品种具有广谱抗性 ,由此确立了Pi ta基因显性分子标记在育种辅助选择中的应用价值。

抗稻瘟病基因Pi-2(t)紧密连锁的SSR标记的筛选与应用

根据已报道的双侧连锁标记并利用已公布的水稻基因组序列信息,在广谱抗稻瘟病基因Pi-2(t)的附近找到了一个新的SSR标记,记为SRM24,估计它与Pi-2(t)间的距离大约只有0.5 cM或43 kb 。利用该标记,成功地将Pi-2(t)从供体材料5173导入到迄今广泛使用的雄性不育保持系珍汕97B中,获得了一批携有Pi-2(t)的珍汕97B近等基因系。

抗稻瘟病基因Pigm导入对寒地粳稻抗病性和产量性状的影响

为提高黑龙江省寒地粳稻稻瘟病抗性,通过杂交、回交、自交选育和分子标记辅助选择技术,将籼稻品种谷梅4号的广谱抗稻瘟病基因Pigm导入到寒地优良粳稻品种空育131、龙粳26和垦鉴稻6中,获得12个携带Pigm基因的优良导入系。与受体亲本相比,各导入系对稻瘟病菌的抗谱大幅提高,抗性频率最高达98.4%,最低为95.2%。同时对穗颈瘟的抗性也显著提高,导入Pigm基因后空育131穗颈瘟抗性由7级提高到1级,龙粳26穗颈瘟由5级提高到0～1级,垦鉴稻6穗颈瘟由7级提高到1～3级。结果还表明Pigm基因的导入影响株高和产量性状,其表现为株高增加,穗粒数增加,结实率下降,其中5个导入系产量显著提高。综合抗病性和产量性状可知,这5个Pigm基因的导入系可用于抗稻瘟病育种中。

利用SSR标记定位粳稻云引抗稻瘟病基因

稻瘟病是由子囊菌Magnaporthegrisea(Hebert)Barr[无性世代为Pyriculariagrisea(cooke)Sacc.]引起的广泛发生在我国南北稻区及世界各稻区的主要水稻病害之一,严重阻碍水稻高产与稳产。挖掘和利用广谱稻瘟病抗源,通过基因累加手段将不同抗稻瘟病基因聚集于一体,可延长抗稻瘟病品种应用年限。本研究应用6个稻瘟病菌系四川-1、四川-4、四川-9、四川-31、四川-39和四川-41,对广谱抗性粳稻品种云引F2群体进行田间注射接种,结果表明云引F2群体对所用的6个稻瘟病菌系均表现为3(抗病):1(感病)的分离比例,说明这些抗性均为单显性基因控制。本研究利用Mapmaker3.0/QTL将云引对四川-1菌系的抗稻瘟病基因初步定位在水稻的第11染色体上,云引对四川-4、四川-9、四川-31、四川-39和四川-41的抗稻瘟病基因初步定位在第2染色体上。

四川省杂交稻亲本及32份抗源抗稻瘟病基因的检测分析

利用与稻瘟病抗性基因紧密连锁的分子标记进行分子标记辅助选择对于培育抗稻瘟病水稻品种有重要意义。利用与抗稻瘟病基因Pi-9、Pi-2、Pi-kh和Pi-km紧密连锁的分子标记检测分析52份(23份恢复系和29份不育系)杂交水稻亲本材料,结果表明:52份亲本材料中都不含有抗稻瘟病基因Pi-9和Pi-2(Pi-Z5),6份可能含有抗稻瘟病基因Pi-km,5份可能含有抗稻瘟病基因Pi-kh。32份抗源的检测结果表明:32份抗源中都不含有抗稻瘟病基因Pi-9,12份含有Pi-2(Pi-Z5),3份可能含有抗稻瘟病基因Pi-km,6份可能含有抗稻瘟病基因Pi-kh。

广谱抗稻瘟病基因Pi9对籼稻的转化研究

通过农杆菌介导法,将由CaMv35s启动子启动的广谱抗稻瘟病基因Pi9转入5个籼稻品种(丰源B、湘晚籼13号、R996、527、1701)的愈伤组织中,所用质粒为pCAMBIA1301,pCAMBIA1301的T-DNA区含有潮霉素(hygmycin)抗性基因和β-葡萄糖苷酸酶(GUS)基因。以潮霉素作为筛选剂对籼稻愈伤组织进行筛选,结果表明,不同品种在转化过程中抗性愈伤率在73.9%￣83.3%之间,获得的部分抗性苗经PCR检测为阳性,阳性植株的转化率差异显著,其转化率为5.7%￣25.9%之间,对获得的抗性苗和T2代幼苗的根和叶进行GUS组织化学染色分析,有些抗性苗和T2代幼苗的根和叶呈蓝色反应,表明广谱抗稻瘟病基因Pi9基因已整合到水稻基因组并能正常表达。对T2代进行稻瘟病小种接种试验,结果显示了抗性分离。并且建立了一套较为有效的水稻遗传转化体系。

水稻抗稻瘟病基因Pi-2(t)物理图谱的构建

应用BAC文库，采用基于分子标记的染色体着陆（marker-based chromosome landing）和染色体步查（chromosome walking）等手段，建立了包含有水稻抗稻瘟病基因Pi-2（t）的物理图谱，该物理图谱由22个BAC克隆组成，遗传跨度8cM，而物理距离为925kb，该物理图谱的构建不仅为进一步分离和克隆该基因打下了基础，同时也可为分子标记辅助选择育种选择抗稻瘟病新材料提供新的标记。

云南地方稻种抗稻瘟病基因Pi-d(t)的SSR检测及鉴定

用与稻瘟病抗性基因Pi-d(t)紧密连锁的SSR标记引物RM262对云南地方核心稻种中的167个水稻品种(系)的抗稻瘟病基因Pi-d(t)进行检测。PCR扩增产物通过8%非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳,结果显示扩增产物存在明显的多态,可分辨出4种带型;扩增产物在4%琼脂糖凝胶上只表现2种带型。选取17个品种(系)于温室接种致病菌系ZB13进行鉴定,确定PCR扩增片段大小(主带)约140和145 bp的水稻品种(系)不含Pi-d(t)基因,而扩增产物大小(主带)约150和155 bp的水稻品种(系)含有Pi-d(t)基因。实验明确了Pi-d(t)基因在云南地方核心稻种及其籼粳亚种中的分布情况,可为抗病育种和稻瘟病的防治提供理论依据。

宁夏水稻种质资源主要抗稻瘟病基因的鉴定和评价

针对宁夏地区水稻抗稻瘟病主要基因尚不清楚的现状,采用已克隆抗稻瘟病基因的功能标记对143份宁夏水稻种质资源进行抗稻瘟病基因的分子扫描。同时,利用宁夏地区致病性强且致病力频率高的10个稻瘟病菌菌株混合悬浮液进行人工接种与自然诱发相结合的方法鉴定其抗病性。进而开展稻瘟病抗性性状与抗性基因的关联分析。结果表明:在宁夏水稻种质资源中表现主要的抗病基因有Pikm、Pi9、Pi2、Pi5和Pid2。在此基础上,对主要抗病基因在宁夏水稻品种中的应用进行评价,发现Pikm、Pi9、Pi5、和Pid2基因在宁夏水稻种质资源中的分布频率比较低,分别为0.56、0.35、0.30、和0.11。所以这些基因是今后改良宁夏水稻稻瘟病抗性的主要抗病基因。

籼型水稻三系不育系广抗13A抗稻瘟病基因的遗传

籼型水稻三系不育系广抗13A生产上对稻瘟病菌表现抗谱广、抗性强的特点,于2003年10月通过福建省科学技术成果鉴定。借助5个以CO39为遗传背景的近等基因系(鉴别品种)和1个普感品种丽江新团黑谷(LTH)组成的基因分析体系,对籼型水稻三系不育系广抗13A抗稻瘟病基因的组成进行鉴定分析。接菌试验选用4个致病性稳定的稻瘟病菌系Guy11、FJ2009-66、98013A和98099,并于苗期对不育系广抗13A与感病品种丽江新团黑谷杂交的F1、F2群体进行喷雾接种鉴定。抗病性遗传分析表明:不育系广抗13A对4个稻瘟病菌系的抗病性分别由1对显性基因控制。等位性测定结果表明:不育系广抗13A对菌系98013A的抗病基因与Pi-2基因呈不等位关系;对菌系Guy11的抗病基因与Pi-4b基因呈现连锁。根据抗病性反应不同,可知不育系广抗13A所携带的对菌系98013A和Guy11的抗病基因不是已知的Pi-1、Pi-4a和Pi-3基因,推断是2个新的抗稻瘟病基因。

基于HRM体系的水稻不育系香味和抗稻瘟病基因分型研究

为了解析现有不育系香味及稻瘟病抗性基因背景,本文通过基于高分辨率熔解曲线分析系统(HRM)的水稻香味和抗稻瘟病基因功能型分子标记对四川省近年生产上广泛应用的或新育成的46份三系杂交水稻不育系进行fgr、Pita及Pi-k基因检测及分型。表明具有纯合fgr香味基因型的不育系有10份,分别具有显性纯合抗稻瘟病Pita、Pi-k基因型的不育系有9和29份,同时含有Pita和Pi-k基因型的5份;同时具有fgr、Pita、Pi-k基因型的只有2份。其结果对指导四川水稻香味品质和抗稻瘟病分子育种具有重要作用。

水稻抗稻瘟病基因Pi-ta共显性分子标记的建立

根据抗病基因Pita和感病等位基因pita在DNA序列上的单核苷酸长度多态性(singl enuc leotidelength polymorphisms,简称SNLP)设计了3个特异性引物YL155、YL183和YL200,并分别用蓝色和绿色染料将YL155和YL183进行标记,而YL200不标记。在一个PCR反应中同时加入这3对引物,并应用ABI自动分析仪对PCR产物进行分析,结果发现,抗病基因Pita纯合的样品获得一个峰值为181bp的图谱,感病等位基因pita纯合的样品获得一个峰值为183bp的图谱,而抗病基因Pita处于杂合状态的样品出现两个峰。由此建立了水稻抗稻瘟病基因Pita的共显性分子标记。以杂交组合Katy/RU9101001的12个F2单株和15个水稻品种为材料,利用已建立的显性分子标记和稻瘟病菌人工接种试验对共显性标记的正确性进行了验证,结果发现三者的实验结果完全吻合,因此该共显性标记可应用于水稻抗病基因Pita的分子标记辅助选择。

籼稻品种地谷抗稻瘟病基因的遗传分析和定位

利用我国稻区的稻瘟病生理小种ZB_(13)和ZB_(15)对地谷与感病品种江南香糯的杂交F_1,F_2和B_1F_1群体进行接种鉴定,确认地谷对ZB_(13)和ZB_(15)的抗性受一对显性基因控制。应用ZB_(13)接种的(地谷×江南香糯)F_2群体构建抗病池和感病池,通过RFLP和微卫星标记对两池DNA多态性的检测,发现两个可能与相应抗病基因紧密连锁的分子标记。进一步用F_2分离群体,将该基因定位于第2染色体,暂定名为Pi-d(t)。

46份粳稻品种抗稻瘟病基因的分子检测及抗性评价研究

[目的]对46份粳稻品种抗稻瘟病基因进行分子检测,并对其进行抗性评价。[方法]利用水稻稻瘟病抗病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21的功能标记对46份育种材料进行分子标记检测,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]46个品种中携带Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21抗性基因的材料分别为18、35、22和16个,其中3个材料含有4个抗性基因; 6个材料含有3个抗性基因; 25个材料含有2个抗性基因; 11个材料含有1个抗性基因; 1个未检测到抗性基因。结合稻瘟病田间抗性鉴定表明,同时含有3个以上抗性基因的材料只有2份表现为中感(MS)和感病(S),其他均为中抗(MR)以上。[结论]单一抗病基因型的抗病能力因新生理小种的出现而不稳定,抗病基因的聚合利用和新的广谱抗性基因的发掘迫在眉睫。