基于HRM体系开发抗稻瘟病基因Pi2特异性分子标记

Pi2是一个具有广谱抗性的稻瘟病抗性基因,利用分子标记辅助选择技术选育含有Pi2抗性基因的水稻品种已得到越来越广泛的应用。本研究根据稻瘟病抗性基因Pi2及其复等位基因的序列,利用HRM技术开发与Pi2完全共分离的分子标记,并结合水稻DNA快速提取方法,建立中高通量辅助选择体系。该方法体系准确高效、简便快速、成本低廉,能够大大提高抗病育种选育的效率,为分子标记辅助选择育种或者水稻种质资源Pi2基因型鉴定提供技术选择。     

水稻稻瘟病抗性基因Pi25功能性SNP分子标记开发及应用

为了使稻瘟病抗性基因Pi25在水稻分子育种中得到高效和快速利用,本研究通过将Pi25不同等位基因测序及序列比对鉴定到一个Pi25基因内特异SNP位点。使用PCR-CTPP(PCR with confrontingtwo-pair primers)的方法加以改进开发了一套鉴定该SNP的功能性分子标记,利用该标记及待检测水稻品种基因组DNA进行PCR扩增,通过不同PCR产物条带大小将Pi25与其它等位基因区分开,可快速判断待测水稻Pi25的基因型。本方法快速简单、成本低廉,可广泛应用于水稻种质资源Pi25基因型鉴定和分子标记辅助选择育种。     

稻瘟病抗性基因Pi25特异性CAPS标记的开发与验证

为在水稻育种中快速与高效利用稻瘟病抗性基因Pi25, 本文利用该基因不同等位基因编码区序列差异开发了4套CAPS标记(CAP1/Hinc II、CAP3/Bgl II、CAP3/Nde I和CAP3/Hpy 99I), 并利用169份稻种资源、98个重组自交系(RIL)以及217个水稻转基因后代, 对4套标记的准确性和选择效果进行了验证。结果表明, 4套标记均能准确地检测Pi25/pi25座位。其中, 标记CAP1/Hinc II和CAP3/Hpy 99I特异性识别并酶切显性等位基因, 而标记CAP3/Bgl II和CAP3/Nde I特异性识别并酶切隐性等位基因。利用稻瘟病菌株JS001-20接种RIL与转基因材料, 抗性表现与标记检测的结果完全一致, 表明该CAPS标记准确可靠。分析稻种资源后发现, Pi25基因频率较低(1.2%), 说明该基因在我国水稻稻瘟病抗性育种中还没有被充分利用。本文的研究结果特别是开发的2对识别并酶切显性等位基因的CAPS标记可用于分子标记辅助选择, 改良我国早籼稻的稻瘟病抗性。     

水稻稻瘟病广谱抗病新等位基因pi21 t的鉴定及其抗性应用

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。     

稻瘟病抗性位点Pik-InDel分子标记开发及其在育种上的应用

水稻Pik位点含有至少6个抗病基因,它们都包含在该位点功能区域中。因此,有效区分出功能区域是鉴定该基因座功能基因的首要条件。本研究通过对水稻抗稻瘟病Pik基因座上已克隆的功能基因,包括Pik、Pi-k~p、Pi-k~h、Pi-1、Pi-k~m和Pi-k~s及非功能基因序列的相互对比,鉴定到Pik基因座特异的核苷酸差异,开发了基于PCR技术的Pik基因座的插入/缺失(insert-deletion, InDel)标记,能有效地将Pik上功能基因与其它非功能基因的基因座区分开。利用Pik基因座的分离群体进行标记选择与接种鉴定,结果表明Pik-InDel标记能精确的选择出Pik功能基因座。用Pik-InDel标记对20份重要水稻不育系进行分子检测,该标记能准确地将抗性基因座与其它非抗病基因座区分开来,这为筛选水稻稻瘟病抗性种质资源,以及抗性标记辅助抗病育种提供了便利。     

水稻抗稻瘟病基因Pi1荧光分子标记的开发及验证

稻瘟病是导致粮食减产的重要病害之一。开发抗稻瘟病基因Pi1的分子标记并用于抗病分子育种是防治稻瘟病危害的有效途径。本研究根据Pi1与Piks、Pikh、Pikm、Pikp、Pik、Pi7基因序列之间的SNP开发了荧光分子标记MM-Pi1,并利用其对94份水稻亲本材料进行检测,结果发现‘安丰B’与‘96B’中含有Pi1基因,52份水稻亲本含有与Pi1间具1个碱基差异的等位基因,40份水稻亲本中该等位基因缺失。对其中的10份水稻亲本材料的等位基因进行测序分析,进一步验证了分子标记检测结果的准确性。稻瘟病抗性鉴定试验结果表明,包含Pi1基因的‘安丰B’与‘96B’均对稻瘟病有高抗性。因此,Pi1荧光分子标记为水稻抗稻瘟病分子育种提供了新的基因分型方法。     

河南粳稻抗稻瘟病基因Pi9、Pita和Piz-t的分子检测

为明确Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病主效基因在河南水稻新品系的分布状况。本研究对2015年河南省沿黄粳稻品种筛选试验的21份水稻新品系进行Pi9、Pita和Piz-t 3个抗稻瘟病基因的分子鉴定。结果表明,21个检测品系中有9个含有Pi9抗性等位基因,5个含有Pita抗性等位基因,11个含有Piz-t抗性等位基因;只有一个品系汴粳3号携带3个基因的抗性等位基因,菡科18、新丰1768、豫农粳13号、圣稻070、信粳1787、郑稻23和光灿8号7个材料携带两个基因的抗性等位基因。Pi9和Piz-t基因在河南水稻稻瘟病育种中利用较为广泛,Pita利用较少,今后河南水稻育种应加强广谱稻瘟病抗性基因的聚合育种和综合利用。     

水稻抗稻瘟病基因Pi2特异分子标记的开发与应用

稻瘟病是水稻最严重的病害之一,利用抗病基因选育抗病品种可以安全有效地防治稻瘟病。分子标记辅助选择(marker-assisted selection, MAS)技术可实现快速精准地定向培育含抗稻瘟病基因的抗性品种,但针对不同遗传背景育种材料开发设计特异性的分子标记是MAS育种的重要基础。广谱抗稻瘟病基因Pi2已被证明高抗多个国家和地区的稻瘟菌生理小种。本研究开发设计了1个新的广谱抗稻瘟病基因Pi2的共显性特异分子标记Pi2CM1,可有效区分Pi2与其等位基因Pi9、Pigm,对22份核心育种材料表现出100%的多态性,为利用MAS技术定向培育含Pi2抗病新品种提供了重要的依据。     

水稻抗稻瘟病基因Piz-t特异性分子标记开发及应用

Piz-t是一个具有广谱稻瘟病抗性的基因,对于选育稻瘟病抗性品种具有重要的应用价值,但其所在位点多个不同的等位基因限制了对它的筛选及利用。本研究通过将Piz-t不同等位基因及其上下游测序,比对鉴定到一个Piz-t特异性SNP位点(Piz-t为A,其余均为G)。在两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法的基础上加以改进开发了一套鉴定该SNP的标记,利用该标记及待检测水稻品种基因组DNA进行PCR扩增,通过不同PCR产物条带大小将Piz-t与其它等位基因区分开。该方法简便快速、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或者水稻种质资源Piz-t基因型鉴定。     

黄淮稻区推广水稻品种稻瘟病抗性基因Pi9和Pi-ta的分子鉴定

为明确Pi9和Pi-ta 2个稻瘟病抗性主效基因在黄淮稻区种植水稻品种中的分布状况,利用分子标记对60个水稻品种进行Pi9和Pi-ta抗稻瘟病基因的分子鉴定。结果表明,60个检测品种中31个含有Pi9抗性基因,9个含有Pi-ta抗性基因,郑稻18、豫农粳12号、豫稻16、泰香2号、武香粳14号和武运粳21号等6个品种携带2个抗病基因。黄淮稻区水稻育种Pi9基因利用广泛,Pi-ta基因利用较少,今后应加强Pi-ta及更多主效广谱抗稻瘟病基因的聚合利用。     

稻瘟病抗性基因特异性分子标记的开发及应用进展

由稻瘟病菌引起的水稻稻瘟病是影响水稻生产的重要病害之一,培育和合理利用抗性品种是控制稻瘟病最经济有效、环保的措施。虽然DNA分子标记分子已经被广泛用于基于分子标记辅助选择技术(MAS)的水稻抗性育种工作中,但是分子标记辅助选择育种的效率取决于分子标记与目标基因的连锁距离。目前,已经克隆的稻瘟病抗性基因多达26个,其全基因组序列已经公开发表,这将有利于基因特异性分子标记的开发。基因特异性分子标记与基因共分离,在分子育种过程中实现了对目标基因的直接选择,有可能成为未来分子育种技术中鉴定目标基因的主流工具。本研究综述了稻瘟病抗性基因特异性分子标记的开发及应用情况,并对已经开发成功的基因特异性分子标记相关信息进行整合,旨在为育种家在分子标记的选择上提供指导信息。     

利用MAS技术改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性

为了改良水稻两用核不育系C815S的稻瘟病抗性,本研究以75-1-127(Pi9)、谷梅2号(Pi25)、谷梅4号(Pigm)、天津野生稻(Pi2-1和Pi51(t))、湘资3150(Pi47和Pi48)和魔王谷(Pi49)共6个广谱抗稻瘟病水稻品种为供体亲本,通过分子标记辅助选择育种技术,将稻瘟病抗性基因回交导入C815S。结果表明:改良的6个BC3F1群体除每穗粒数较轮回亲本极显著增加外,其他性状均与轮回亲本保持一致。利用稻瘟病菌株110-2和CHL506对BC3F2改良株系接种鉴定,发现导入了抗病基因的单株抗性增强,表明抗病基因已成功导入到受体亲本中并稳定表达,证实本研究中分子标记辅助选择抗稻瘟病基因是有效的。改良的系列两用核不育系,一方面可用于配制稻瘟病抗性增强的两系法杂交稻新组合,另一方面为进一步培育聚合多个抗稻瘟病基因的不育系提供了材料基础。     

水稻抗稻瘟病基因Pi35功能性分子标记的开发及其应用

稻瘟病是水稻生产上的严重病害,利用抗病基因培育抗病品种是控制稻瘟病最经济而有效的措施。在日本,稻瘟病部分抗性基因Pi35作为广谱持久抗性基因已广泛应用于水稻育种和稻瘟病防治实践。但是,Pi35基因在我国的资源和品种中的分布情况不清,制约了这一重要基因在我国育种实践中的应用,急需开发实用的分子标记,并系统研究该基因在我国的品种及其亲本中的分布情况,为稻瘟病抗性育种服务。本研究通过比对抗、感品种中Pi35等位基因序列,发现一个能检测抗、感病性差异的特异SNP(3780 T),并据此开发了Pi35基因的功能性分子标记Pi35-d CAPS。利用该标记检测了抗源藤系138的衍生品种10份、微核心种质204份和主栽品种67份,结合测序鉴定,确认5份藤系138衍生品种(垦鉴稻3号、垦鉴稻6号、垦稻8号、绥粳3号和龙粳34)及2份微核心种质(粳稻品种抚宁紫皮粳子和籼稻品种细麻线)携带Pi35基因。本研究结果为通过分子育种手段高效利用Pi35基因改良我国水稻(特别是籼稻)品种的稻瘟病抗性提供了手段。     

稻瘟病抗性基因Pi-km在陕西省稻种资源中的分布状况

Pi-km是稻瘟病抗性位点Pik上的一个主效抗病等位基因。本研究利用与抗稻瘟病基因Pi-km紧密连锁的SNP标记,对244份2012年陕西省水稻原始材料圃材料和62份2012年长江上游国家水稻区域试验材料进行了Pi-km基因位点检测,128份材料为抗性基因纯合体,64份材料为抗性基因杂合体,103份材料为感性基因纯合体。研究结果初步明确了陕西省主要水稻种质资源中稻瘟病抗性基因Pi-km的存在状况,为稻瘟病抗性育种提供依据。     

标记辅助改良节水抗旱杂交稻亲本材料的稻瘟病抗性

稻瘟病是水稻的主要病害之一,培育抗稻瘟病品种是防治稻瘟病的有效手段。本研究通过回交与分子标记辅助选择相结合的方式,将稻瘟病抗性基因(Pi1,Pi2和Pi9)导入到节水抗旱稻杂交组合的保持系"沪旱1B"和恢复系"旱恢3号"。对BC2F3代材料进行苗期稻瘟病抗性鉴定,结果表明,携带1个或2个目标基因的株系达到抗或中抗水平,抗病性显著高于各自的轮回亲本或者阴性株系。SSR标记分析表明改良株系的遗传背景回复率达到82.1%~93.6%。通过标记辅助选择获得的改良材料为节水抗旱杂交稻的培育提供了稻瘟病抗性亲本。     

水稻抗稻瘟病基因Pita特异性分子标记开发及应用

Pita是一个对稻瘟病生理小种具有广谱抗性的基因,通过对Pita抗病等位基因与感病等位基因编码区进行PCR扩增、测序与序列比对,在编码区的+2 001 bp即内含子中鉴定到一处特异性编码序列(抗、感病等位基因分别为GCC和CTAT),针对该目标位点,本研究利用两对交叉引物PCR(PCR with confronting two-pair primers,PCR-CTPP)方法开发出一套鉴定该目标位点的共显性标记用于鉴定Pita等位基因类型,结果表明该标记特异性强、稳定、结果准确、耗时少、成本低廉,可广泛应用于分子标记辅助选择育种或水稻资源中对Pita基因型鉴定、筛选的应用。     

广东地方稻种沾叶独枝抗稻瘟病遗传分析及基因鉴定

沾叶独枝来源于广东陆丰籼型地方稻种,它对华南稻区稻瘟病菌具有广谱抗性。为了挖掘和鉴定沾叶独枝含有的稻瘟病抗性基因,利用对五丰B(WB)致病、对沾叶独枝非致病的稻瘟病菌代表菌株GD08-T19接种以沾叶独枝为抗性供体、WB为感病亲本获得的F2群体。菌株GD08-T19在F2后代群体的抗感比率为15R:1S,其抗性由两个显性基因控制。利用已开发的Pi1,Pi2,Pi9,Pii,Pish,Pita等抗稻瘟病基因功能标记分别检测了沾叶独枝,研究表明沾叶独枝含有Pita基因。为了鉴定沾叶独枝另一抗性基因,选用300个平均分布于水稻12条染色体上的SSR标记对由GD08-T19接种的F2代群体构建的抗病池和感病池进行筛选和连锁分析。发现位于第6染色体上的2个SSR标记RM19769和RM19959与抗性基因连锁。进一步的定位区域扩充标记连锁分析表明,有6个标记RM19792、RM19804、GDAP41、RM19818、ESR6、RM19844与目的抗性基因连锁。目的基因被初步定位于Pi2/Pi9/Pi50区域。目标区域的Pi50等位基因测序表明沾叶独枝的另一目的抗稻瘟病基因为Pi50本身。     

分子标记辅助选择Pi25基因选育抗稻瘟病三系不育系

稻瘟病是水稻最具毁灭性的病害之一,选育抗稻瘟病三系不育系,是选育抗稻瘟病品种的有效途径之一。本研究以携带抗稻瘟病基因Pi25的材料BL47为抗性供体亲本、福稻B为受体亲本,利用分子标记辅助选择技术和常规育种方法,从F2代起利用分子标记Si13070C检测Pi25基因,从F3代起结合稻瘟病重发病区苗瘟鉴定,从BC1代起对不育系植株进行花粉育性鉴定,筛选出5份具有中抗以上水平的候选不育系,其中不育系CP4A具有良好的不育性和开花习性,所配组合表现出良好的农艺性状。结果表明,利用分子标记Si13070C检测Pi25基因并结合田间苗瘟鉴定在选育抗性育种材料上是有效的。     

水稻材料IR65482抗稻瘟病基因鉴定与定位

水稻材料IR65482对不同地区的稻瘟菌小种具有广谱抗性,已知其第6号染色体上具有一个抗稻瘟病病基因Pi40(t)。本研究应用极端分离混合池重测序策略,对IR65482抗稻瘟病基因进行鉴定,并在其第11号染色体上鉴定到另一个抗稻瘟病基因。进一步利用IR65482与日本晴配置的F2群体进行基因定位,将IR65482抗稻瘟病基因定位在水稻第11染色体末端InDel标记OSL3-2和OSL3-5之间约425 kb的区间。本研究结果对利用IR65482开展水稻抗稻瘟病育种具有指导意义,也为后续克隆IR65482的抗病基因提供了理论依据。     

水稻两用核不育系龙S抗稻瘟病主效基因的定位

龙S是一个广谱抗稻瘟病的水稻两用核不育系,利用分子标记技术精细定位其主效抗性基因,对于培育抗稻瘟病水稻新品种具有重要意义。采用来自国内外的41个稻瘟病菌系通过接种鉴定方式对龙S进行了稻瘟病抗谱分析,结果显示龙S的抗性频率为100%,对其中39个菌系表现高水平抗性,与Pi9的携带品种75-1-127抗性频率和抗病级别基本相当。群体遗传分析表明龙S的抗性基因表现为显性遗传方式,对于不同菌系龙S表现出不同的抗病遗传模式,其中龙S对稻瘟菌系318-2的抗性由单基因控制。通过抗病亲本龙S与感病亲本日本晴构建F₂分离群体,采用BSA (bulk segregant analysis)及RCA (recessive class analysis)分析方法,将龙S的主效抗病基因精细定位于第9染色体上的SSR标记M1-M2所在的1.31 cM区间,与已克隆的广谱抗稻瘟病基因Pi5位于相邻的染色体区域。抗谱分析表明,龙S与Pi5、Pii单基因系的抗性频率差异明显,抗谱较后二者更广。龙S主效抗性基因的精细定位,为进一步揭示其与Pi5、Pii的等位关系以及通过分子标记辅助选择培育抗病水稻新品种奠定了基础。