为不断发掘和鉴定新的抗性基因,从而克隆和利用广谱持久抗性基因,选育水稻广谱抗稻瘟病新品种,解决稻瘟病危害。根据已克隆的水稻稻瘟病广谱抗病隐性等位基因pi21的序列设计分子标记Pi21-1,对育种上高频率使用的广亲和品种02428进行PCR扩增,测序比较分析发现了新的等位基因类型,同时对广亲和品种02428进行田间稻瘟病接种鉴定,苗期鉴定结果为免疫,从而鉴定了一个广谱抗稻瘟病的新等位基因pi21t,为水稻广谱抗稻瘟病育种提供了新的有利资源。通过分子标记辅助选择,能够快速明确目标品种中所携带目标基因的等位基因型,从而加快水稻广谱抗稻瘟病育种的进程,提高抗病效率。

为了弄清水稻空间诱变稻瘟病抗性变异遗传机理，以一个空间诱变抗稻瘟病突变体Ｔ２为研究对象，采取抗谱测定，遗传分析及基因定位等方法，结果发现：２０１３年晚造Ｔ２抗谱达到９０．６％，高于部分广东主栽品种；遗传分析表明，其对ＧＤ０１９３的抗性由１个显性主效基因控制，暂命名为ＰｉＴＨ；并通过ＳＳＲ和ｉｎＤｅｌ标记将该基因定位于水稻１１号染色体ＳＳＲ标记Ｔ５与ｉｎＤｅｌ标记Ｋ１０之间约１．６３ｃＭ的遗传区域内。目前，该位点包含ＰｉＫ抗病基因簇，因抗性差异，ＰｉＴＨ可能为该位点一新基因。

【目的】稻瘟病是世界上最严重的水稻病害之一。通过功能标记的开发,为加快广谱持久抗稻瘟病基因PigmR在水稻育种中的应用提供依据。【方法】利用Snapgene 2.3.2软件分析PigmR的碱基变异特征,用Oligo7设计特异功能标记。为了避免因PCR扩增失败引起的假阴性,设计扩增内参基因Actin1的引物作为参照,对功能标记进行优化。用功能标记对水稻亲本材料、丽江新团黑谷的单基因系材料、育种中间材料和南粳53045/谷梅4号BC1F3群体株系进行鉴定。稻瘟病鉴定的供试菌株为江苏省稻瘟病代表菌株(2018-4、2018-65、2018~(-1)02、2018-222和2018-241)的混合菌。将供试菌株移植RCA培养基上,25℃培养7 d,用黑光灯照射72 h,待稻瘟病菌产生孢子后,再用无菌水洗下,配成10×10倍显微镜下每视野30—40个孢子的悬浮液。于水稻抽穗前3—4 d注射混合菌株,每穗注射1 mL菌液,做好标记。在水稻灌浆饱满后进行抗性调查。【结果】根据PigmR与PigmS、Pigm-R4序列比对及差异分析,设计了8对分子标记引物。通过分子检测,筛选获得的PigmR功能标记GMR-3,能特异扩增来源于谷梅4号的PigmR,获得98 bp产物,而不携带PigmR扩增不出产物。以不同浓度配比优化GMR-3与内参基因Actin1检测引物Actin1~(-1),发现以0.4μmol·L~(-1) GMR-3与0.1μmol·L~(-1) Actin1~(-1)组合浓度扩增出PigmR和Actin1特征条带的效率相当,效果最优,将该标记命名为GMRA。用该标记扩增水稻样品,携带PigmR的样品能扩增出146和98 bp条带,不携带PigmR的样品仅能扩增出146 bp条带。利用GMRA标记检测229份水稻材料,只有谷梅4号能扩增出146和98 bp条带,其他籼稻和粳稻均只能扩增出146 bp条带。进一步对29份丽江新团黑谷的单基因系材料进行检测发现,GMRA标记能有效区分PigmR与Pi9、Piz、Piz-t等同源性较高的基因,有很好的特异性。利用GMRA标记,从240份育种中间材料中筛选到3份携带PigmR的材料,可作为该基因的供体材料。利用该标记进行分子标记辅助选择,将PigmR通过回交转育到优质食味粳稻南粳53045。对南粳53045/谷梅4号BC1F3群体单株进行分子标记检测及稻瘟病人工接种鉴定,发现携带PigmR的单株均表现为抗或中抗,不携带PigmR的单株均表现为高感,表明导入PigmR能显著改良南粳53045的穗颈瘟抗性。【结论】PigmR的功能标记能有效用于抗稻瘟病遗传改良和资源筛选。

稻瘟病是我国水稻主产区的第一大病害。Pi-b基因在我国很多稻区都表现出广谱抗病性并得到了应用。然而该基因在黑龙江省的分布及应用未见报道。本研究利用源于Pi-b基因本身的特异性分子标记,结合黑龙江省稻瘟病菌混合接种鉴定及田间自然抗病鉴定,检测和分析了来自黑龙江省农垦科学院水稻所36份水稻品种Pi-b基因的分布情况。结果表明,垦稻06-193、垦稻06-774、垦稻19、垦稻13这4份材料含有Pi-b基因。该结论有助于含有Pi-b基因的品种合理布局及利用,为进一步进行抗病基因聚合育种打下了基础。

【目的】明晰水稻抗瘟性表型和抗病基因同源序列多态性之间的关系,了解广谱、持久抗瘟性的分子遗传基础。【方法】利用25个稻瘟病鉴别品种(系)和20个水稻品种(系)在人工接种条件下的对稻瘟病单孢菌株的抗性表型和抗病基因同源序列(resistance gene analogs,RGA)多态性进行聚类比较分析。【结果】以单孢菌株接种的抗性表型聚类,取相似系数0.450,可将45个品种(系)划分为A、B两大类;取相似系数0.618,A、B两大类又分别可分为ⅰ、ⅱ、ⅲ、ⅳ等4个亚类。以抗病基因同源序列多态性聚类,取遗传相似系数0.620,可将45个品种(系)划归Ⅰ,Ⅱ两类,这两类明显地趋向籼粳两亚种划分;取...

采用苗期喷雾接种鉴定方法并结合10个主效抗性基因的特异性分子标记检测,分析544份水稻种质资源的稻瘟病抗性水平及其携带的抗性基因分布情况。结果表明:稻瘟病抗性水平达高抗、抗、中抗、中感、感及高感的材料分别为25、50、78、152、156和83份;10个分子标记对应的抗病基因在供试材料中均被检测到,含有2和3个抗性基因的材料分别为4和17份(占0.7%和3.1%),476份材料含有4~6个抗性基因(占87.5%),47份材料含有7个抗性基因(占8.6%);品种抗病反应与其抗病基因种类密切相关,Pi5、Pita、Pi9、Pib等4个基因对6个强致病鉴定小种抗性表现较好。隆粳968、秀水134、嘉58、津稻263、淮稻20号、盐稻10号、谷梅4号等品种含有多个主效抗病基因,连续多年达到高抗水平。利用分子标记辅助选择将不同来源的主效抗病基因聚合到同一品种中,是控制该病害最经济有效的途径。

利用分别与抗稻瘟病基因Pi-1和Pi-9紧密连锁的SSR标记MRG4766和SNP标记FP1+FP2+RP组成双重PCR体系,通过设置Mg2+、d NTPs和引物浓度梯度,探索双重PCR体系中各反应物的使用量,由此确定最优双重PCR反应体系.在水稻恢复系R1059与R673杂交的BC3F2群体中随机挑选20个单株对该双重PCR反应体系的效果进行验证.结果表明,20个单株的双重PCR扩增结果与2个单一PCR扩增结果相符,并且条带清晰,说明该双重PCR反应体系在利用分子标记进行基因聚合上可提高选择效率和减少费用.

建立抗稻瘟病基因的分子标记对培育抗稻瘟病品种有重要意义。研究利用71个广西地方菌株检测地谷对稻瘟病菌的抗性,并利用地谷中Pi-d2基因与广恢998等位基因在基因组序列上一个碱基的差异,设计出以抗病基因本身序列为引物的基因标签M-Pid2,通过分析地谷与广恢998的F2群体的基因型与对稻瘟病抗感分离的吻合度来验证该标签的准确性,用M-Pid2扩增62份水稻种质验证该标签的特异性。结果表明,地谷能抗71个地方稻瘟病菌株中的59个菌株,抗性频率达83.1%。用M-Pid2扩增地谷与广恢998的F2群体的基因型与其对稻瘟病的抗感分离完全吻合;用M-Pid2扩增62份水稻种质,仅在地谷中扩增出629bp...

对持有主效广谱抗瘟基因Ｐｉ４０的单基因系４１６３与其它１１份单基因鉴别品系进行自然条件下稻瘟病抗性鉴定。结果表明，４１６３在云南省粳稻区的稻瘟病重病区均表现抗病，即在保山、宜良、玉溪叶瘟田间抗性分别为０级、０级、４级，穗瘟田间抗性为３级；同时，利用４９份有代表性的云南稻瘟病单胞菌株，通过室内接种抗性鉴定方法建立了Ｐｉ４０对云南稻瘟病的抗谱，并与另外２５份抗稻瘟病单基因系进行室内接种同步鉴定比较，结果表明Ｐｉ４０对４９份云南地方稻瘟病菌株的抗病频率为８７．８％，表现出较广的抗谱，可以作为云南高原粳稻抗病育种的新抗源利用。

培育和种植稻瘟病抗性品种是控制水稻稻瘟病的最经济有效的方法之一,发掘和鉴定稻瘟病抗性基因/QTL是开展水稻稻瘟病抗性育种的重要基础。利用10个菌株对97份单片段代换系进行苗期人工接种,筛选出7份单片段代换系与受体亲本9311之间存在稻瘟病抗性差异,表明这些单片段代换系上存在稻瘟病抗性座位。通过代换作图的方法,分别在第4、8、11和12染色体上鉴定出了5个稻瘟病抗性座位。

以携带广谱持久的抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75–1–127为供体亲本，以保持系金23B及其不育系金23A为受体亲本，采用Pi9基因共显性标记CoInDF1R2进行MAS回交育种，以改良三系不育系金23A及其保持系金23B的稻瘟病抗性；用25份稻瘟菌代表性菌株进行室内苗瘟接种，观察苗瘟抗性表现。结果显示：金23A和金23B的抗性频率仅为28%，而75–1–127的抗性频率为92%；田间病圃抗性鉴定结果显示，75–1–127高抗苗瘟，而金23A和金23B受体亲本均高感苗瘟；共显性标记CoInDF1R2在75–1–127基因组上扩增出大小为354 bp的PCR产物，对金23A或金23B基因组的扩增产物大小约470 bp，说明该标记在2个亲本间的多态性明显且稳定；利用CoInDF1R2开展连续多年MAS回交育种实践，培育出了农艺性状优良、丰产性较好的抗病不育系金23A–Pi9–1及抗病保持系金23B–Pi9–1，为三系法杂种优势利用提供了新的抗稻瘟病亲本材料。

以携带广谱持久的抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75–1–127为供体亲本，以保持系金23B及其不育系金23A为受体亲本，采用Pi9基因共显性标记CoInDF1R2进行MAS回交育种，以改良三系不育系金23A及其保持系金23B的稻瘟病抗性；用25份稻瘟菌代表性菌株进行室内苗瘟接种，观察苗瘟抗性表现。结果显示：金23A和金23B的抗性频率仅为28%，而75–1–127的抗性频率为92%；田间病圃抗性鉴定结果显示，75–1–127高抗苗瘟，而金23A和金23B受体亲本均高感苗瘟；共显性标记CoInDF1R2在75–1–127基因组上扩增出大小为354 bp的PCR产物，对金23A或金23B基因组的扩增产物大小约470 bp，说明该标记在2个亲本间的多态性明显且稳定；利用CoInDF1R2开展连续多年MAS回交育种实践，培育出了农艺性状优良、丰产性较好的抗病不育系金23A–Pi9–1及抗病保持系金23B–Pi9–1，为三系法杂种优势利用提供了新的抗稻瘟病亲本材料。

为改良水稻不育系丰源A的稻瘟病抗性,以籼稻品系75-1-127作为广谱持久抗稻瘟病基因Pi9的供体亲本,先后以三系保持系丰源B和不育系丰源A为受体亲本,利用Pi9基因内共显性标记ClonDF_1R_1开展MAS连续回交育种。利用来自国内外不同稻区的33份稻瘟菌菌株进行温室内人工接种,分析丰源A、丰源B、75-1-127的抗菌谱,75-1-127的抗性频率为87.9%;而丰源A和丰源B的抗性频率均仅为33.3%。田间病圃抗性鉴定表明,75-1-127高抗苗瘟,而丰源B和丰源A高感苗瘟。结果表明,含有Pi9基因的75-1-127抗谱广、抗性水平高,在稻瘟病抗性育种中具有很大的应用前景;而丰源A和丰源B抗谱窄、抗性水平低,需要改良。根据Pi9基因序列信息开发了一个共显性分子标记ClonDF_1R_1,它从75-1-127基因组中扩增出一条320 bp的条带,而丰源B和丰源A基因组的扩增产物约450 bp。利用ClonDF_1R_1先后开展丰源B、丰源A稻瘟病抗性改良的MAS育种实践,获得了13个含Pi9纯合等位基因的改良抗病保持系丰源B-Pi9,以及11个含Pi9纯合等位基因的改良抗病不育系丰源A-Pi9。经过连续11 a的MAS回交育种实践,育成1个高抗稻瘟病、不育性稳定、柱头外露率高、农艺性状和产量性状优良的新三系不育系丰源A-Pi9-5,实现了丰源A和丰源B稻瘟病抗性的定向改良,为三系杂交水稻育种应用创制了新的亲本材料。

采用农杆菌介导法将抗稻瘟病Pi9基因导入籼稻品种R996,获得转基因植株,并对这些转基因植株进行遗传分析。结果表明:Pi9基因已经整合到受体细胞基因组中,并在转录水平上得到了有效表达;对转基因植株后代进行潮霉素抗性、GUS染色和PCR检测分析,鉴定出Pi9基因阳性转化子;经稻瘟病抗性鉴定,从T1代符合孟德尔分离比(1∶2∶1)的分离群体中,成功筛选出转Pi9基因的籼稻R996纯系。

【目的】为了分析不同抗性基因和基因组合对穗颈瘟抗性的变化。【方法】利用水稻稻瘟病抗病基因Pi-ta、Pi-b、Pigm和Pi54的功能或紧密连锁标记,对经过多年抗性筛选的80份骨干亲本材料进行基因型分析,并进行连续两年穗颈瘟接种鉴定。【结果】在80份试验材料中,只有4份携带Pi-b基因,5份携带Pi54基因,8份携带Pi-b+Pi54基因组合、10份携带Pi-b+Pi54+Pigm基因组合,只有Pi-b+Pi54+Pigm基因组合没有出现高感材料。连续两年穗颈瘟接种鉴定结果与基因型的相关性分析显示,单个抗病基因的抗病能力在逐步减弱,甚至丧失。【结论】在水稻品种选育中,聚合抗性强、抗谱互补的基因是增强水稻抗病能力的有效途径。