水稻Bph14基因生理功能初探

Bph14基因是第一个被克隆的水稻抗虫基因,但鲜有Bph14基因对水稻生理方面影响的报道。研究该基因对水稻生理方面的影响有助于全面理解Bph14基因对褐飞虱的抗性机制。将Bph14基因转入水稻栽培品种中,对携带有外源基因的转基因株系通过荧光定量PCR检测乙烯合成和非生物胁迫相关基因的表达,另外,分别用5μmol/L ABA和250 mmol/L Na Cl处理转基因水稻株系和相应受体材料,结果表明,与乙烯合成相关的基因Os ACO2,Os ACS2,Os ACS6,O1g P5CS和O5g P5CS的表达量均较转基因受体m5274发生了变化,与干旱、耐盐等非生物胁迫相关的基因Cat A、Cat B、Cat C、RAB16A、LEA3、LIP9、Sal T、Adh I等也都不同于在受体m5274中的表达。同时Bph14基因的导入也提高了水稻对ABA的敏感性和对盐胁迫的耐受性,说明Bph14基因在水稻中可能参与调控乙烯合成以及非生物胁迫应答的功能基因的表达。

水稻抗褐飞虱基因Bph14分子标记开发及其育种应用

Bph14基因是第一个克隆的水稻抗褐飞虱主效基因,来自药用野生稻背景的B5品系。本研究通过比对Bph14基因在B5和参考基因组日本晴上核苷酸序列差异,开发了一个功能标记H14,在供体B5和7个受体亲本之间存在明显的多态性,能准确地区分含或者不含抗虫基因Bph14的基因型。利用H14标记对Bph14基因的分离群体进行基因型检测和接虫鉴定,根据标记检测结果与抗虫表型推算出标记的选择效率达95%以上。研究结果表明该标记准确可靠,可为应用水稻抗褐飞虱分子标记辅助育种提供科学依据。

分子标记辅助选择改良水稻恢复系R1005的褐飞虱抗性

以抗褐飞虱材料B5(携带Bph14和Bph15基因)为供体亲本,水稻优良恢复系R1005为受体亲本,通过杂交、回交和分子标记辅助选择技术,将Bph14和Bph15基因同时导入到R1005中,经过农艺性状选择和褐飞虱抗性鉴定,选育出3个携带Bph14和Bph15基因的纯合株系CY11711-14、CY11712-5和CY11714-100。苗期褐飞虱抗性鉴定结果表明,3个株系对褐飞虱表现高抗水平,田间生育期观察、主要农艺性状考查及稻米品质分析表明,株系CY11712-5和CY11714-100与受体亲本R1005没有显著差异,可以代替R1005用于抗褐飞虱恢复系使用。以3个育成株系为父本与3个不育系Q2A、天丰A和川农1A配制杂交组合进行苗期褐飞虱抗性鉴定,结果显示Bph14、Bph15基因在杂合状态下表现不抗褐飞虱。结果表明Bph14和Bph15基因在本试验中不表现显性效应。

广谱抗稻瘟病种质75-1-127的褐飞虱抗性基因鉴定及分子标记辅助选择育种

【目的】水稻品系75-1-127携带广谱抗稻瘟病基因Pi9,已被广泛应用于抗稻瘟病水稻品种改良。笔者育种实践发现75-1-127表现出较强的褐飞虱抗性,因此鉴定该品系中的褐飞虱抗性基因并进行分子辅助选择育种。【方法】根据水稻品系B5中褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15的序列,设计引物扩增75-1-127的基因组DNA,并对PCR产物进行测序分析。采用苗期集团法鉴定了75-1-127和B5的褐飞虱抗性表型。利用与Bph14与Bph15连锁的分子标记筛查了75-1-127为稻瘟病抗源回交转育的两系不育系后代,并鉴定了这些后代的稻瘟病抗性、褐飞虱抗性和主要农艺性状。【结果】75-1-127中含有与B5完全一致的Bph14和Bph15序列。75-1-127和B5苗期褐飞虱抗性均为1级。在以75-1-127为抗源改良的两系不育系中,携带Bph14、Bph15的单基因系或双基因系的褐飞虱抗性均得以改良,其中双基因聚合系的死苗率为8.5%,与供体亲本75-1-127以及阳性对照B5差异不显著,进一步证实75-1-127含有褐飞虱抗性基因。【结论】水稻品系75-1-127携带褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15,可以作为抗源应用于水稻褐飞虱抗性育种。

分子标记辅助选育抗褐飞虱和抗稻瘟病的水稻恢复系

【目的】通过分子标记辅助选择培育兼抗褐飞虱和稻瘟病的水稻新恢复系,为杂交水稻抗病虫害育种提供新的种质资源。【方法】利用常规回交育种、分子标记辅助选择和抗病虫鉴定相结合的手段,将广谱高抗稻瘟病基因Pi9导入携带抗稻褐飞虱基因Bph14和Bph15的优良恢复系桂恢1561中。【结果】在BC2F3中检测到17个株系聚合了Bph14、Bph15和Pi9的纯合基因,其中GH18-1、GH18-7、GH18-10和GH18-18等4个株系农艺性状与轮回亲本桂恢1561相似,褐飞虱及稻瘟病抗性均达到抗级水平。【结论】通过常规的回交选育、分子标记和抗性鉴定相结合的方法,筛选获得4份聚合了褐飞虱抗性基因(Bph14、Bph15)和抗稻瘟病基因Pi9的抗性水稻中间材料,为选育新的双抗病虫害水稻恢复系提供种质资源。

利用分子标记辅助选择改良水稻两系不育系C815S的褐飞虱抗性研究

以水稻品种B5(含褐飞虱抗性基因Bph14、Bph15)为供体亲本,目前生产上大面积应用的两系不育系C815S为受体亲本,利用分子标记辅助选择技术,将2个褐飞虱抗性基因Bph14和Bph15导入C815S,获得3个同时携带2个抗性基因的纯合改良株系。苗期群体鉴定和大田成熟期鉴定表明,3个改良不育株系的褐飞虱抗性均为3级,表现为抗;而受体亲本C815S为9级,表现为感。农艺性状考察表明,改良不育株系基本保持了受体亲本的优良性状,部分穗部性状还显著优于C815S。因此,利用分子标记辅助选择技术聚合Bph14和Bph15基因改良不育系褐飞虱抗性效果明显。