MAS育种改良籼稻恢复系R747及其杂交种稻瘟病抗性

为了改良籼稻恢复系R747及其杂交种的稻瘟病抗性,以携带广谱抗稻瘟病基因Pi9的籼稻品系75-1-127为供体亲本,以R747为受体及轮回亲本,利用Pi9基因内功能标记,开展分子标记辅助选择育种实践。获得了如下主要结果:室内接种试验表明,75-1-127与R747对来自国内外不同稻区的24份稻瘟菌菌株的抗菌谱差异显著,抗性频率分别为91.7%和41.7%,两亲本在田间自然病圃苗瘟抗性表现分别为高抗和高感;根据Pi9基因序列信息开发了一个共显性多态标记SPL-1,该标记在75-1-127和R747基因组中分别扩增出一条745 bp和一条850 bp的条带,标记基因型对稻瘟病抗感表型的选择效率为100%;从BC6F3株系中遴选出一个高抗苗瘟的改良恢复系R747-Pi9,并用它与不育系培矮64S、P88S和桃1A分别配制出高抗稻瘟病的杂交种;利用分布于水稻全基因组不同位点的220个SSR标记,分析了改良抗病恢复系R747-Pi9与受体亲本R747的遗传背景差异,结果表明R747-Pi9对R747的背景回复率为0.94。本研究通过分子标记辅助选择和连续回交育种,成功定向改良了恢复系R747及其杂交种的稻瘟病抗性。     

分子标记辅助选择改良水稻恢复系R389及其杂交种稻瘟病抗性

为了定向改良籼稻恢复系R389及其配制的杂交种的稻瘟病抗性,利用广谱持久抗稻瘟病基因Pi9设计特异性功能分子标记Ins1-1,用于开展分子标记辅助选择连续回交育种。室内接种抗菌圃分析结果表明,Pi9基因供体亲本75-1-127对20份供试稻瘟病菌中的18个小种表现出高水平抗性,而受体亲本R389对其中11个小种表现出抗性,双亲间抗性表现与抗菌谱差异明显,抗性频率分别为90.0%,55.0%;供体亲本75-1-127在自然稻瘟病病圃的苗瘟和穗瘟抗性表现均为高抗,R389的苗瘟和穗瘟抗性表现均为高感。Ins1-1是一个基于PCR的显性DNA标记,在两亲本间表现出明显且稳定的多态性;在Pi9供体亲本75-1-127和改良获得的R389群体及其配制的杂交种基因组中均扩增出一条大小为513 bp的稳定条带,而在受体亲本R389及两优389基因组中均无扩增产物;Ins1-1标记基因型对稻瘟病抗性表型的辅助选择效率达100%。从26个含Pi9纯合等位基因的BC6F3株系中筛选出一个高抗苗瘟和穗瘟、田间性状与受体亲本R389接近的改良恢复系R389-Pi9,并用它与温敏不育系P88s配制出高抗稻瘟病的两系杂交种两优389-Pi9;田间小区栽培试验结果表明,改良恢复系及其所配置的杂交种的全生育期、株高、结实率、千粒质量等主要农艺性状与相应对照相比均无显著差异,表现为遗传背景基本一致,实现了定向改良恢复系R389及其杂交种稻瘟病抗性的目标。     

分子标记辅助选择定向改良不育系Q211S稻瘟病的抗性

为提高水稻温敏型核不育系‘Q211S’的稻瘟病抗性,以‘Q211S’为受体材料,以携带Pi9基因的抗稻瘟病材料‘75-1-127’为供体,通过常规育种方法和分子标记辅助选择技术相结合,选育出5个抗病性改良的两系不育系。抗性鉴定及田间试验结果表明:这5个抗病性改良的两系不育系对苗瘟、穗瘟均表现较高抗性,其他特征特性与‘Q211S’相近。5个改良不育系与‘Q211S’所配组合在株高、每穗总粒数、结实率、千粒重上差异不显著;而改良不育系所配组合在稻瘟病抗性方面较‘Q211S’所配组合明显增强。     

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。     

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。     

利用分子标记辅助选择聚合水稻基因Xa21和Pi9(t)

通过有性杂交和田间多代选育，利用分子标记辅助选择和田间／温室抗性鉴定，将广谱高抗白叶枯病的Xa21，基因和高抗稻瘟病的Pi9(t)基因聚合到同一品系中，获得双基因纯合且农艺性状稳定的株系。用中国7个和安徽省流行白叶枯病病菌以及多个稻瘟病小种进行抗病性鉴定，结果表明：双抗基因系同时抗白叶枯病和稻瘟病，抗性级别为HR-R，抗谱与供体亲本一致，抗性水平基本相当。室内考种结果显示：双抗基因系间株高变异较大；单株有效穗比两亲本弱；结实率和千粒重明显优于Xa21，基因的供体M12，与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当。     

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。     

利用分子标记辅助选择聚合Pi9(t)和Xa23基因

利用分子标记辅助选择将广谱高抗稻瘟病的Pi9(t)基因和全生育期高抗白叶枯病的Xa23基因聚合到同一优良株系中,获得了含双基因的优良株系L10～L13.用来自不同地区的20个稻瘟病小种和中国流行的7个白叶枯病小种及安徽白叶枯病小种对聚合株系进行接菌鉴定,结果显示:聚合Pi9(t)和Xa23基因的株系L10～L13同时抗稻瘟病和白叶枯病;与稻瘟病的供体亲本75-1-127相比,抗性水平相当,均达抗级(R)水平,且抗谱相同;与白叶枯病的供体CBB23相比,对白叶枯病的抗性时期一致,均表现为全生育期抗性,而且抗性水平和抗谱相似.通过田间农艺性状的筛选,获得的双基因聚合系具有较好的农艺性状,可直接应用于生产或作为抗性亲本.     

利用MAS手段改良恢复系R838稻瘟病抗性研究

为了提高杂交水稻恢复系R838稻瘟病的抗性水平,利用MAS手段将抗稻瘟病基因pigm导入目标受体,通过连续多代回交并对其回交后代进行分子标记检测或稻瘟病抗性表型鉴定。筛选回交高世代群体自交,并用三系不育系进行测配。结果表明：F1目标基因占有率为52.4%,随着回交世代的增加,其所含目标基因的占有率稳定在50%左右,通过回交高世代群体苗瘟表型鉴定,苗叶瘟抗性3~9级,株系间差异明显;用三系不育系配组,F1苗叶瘟抗性随入选父本抗性提高而提高,且农艺性状与R838基本保持一致。因此,通过分子标记辅助育种技术,用pigm稻瘟病抗性基因改良目标受体的稻瘟病抗性是一个有效途径。     

分子标记辅助培育水稻抗白叶枯病和稻瘟病三基因聚合系

水稻的白叶枯病和稻瘟病是水稻的两大主要病害, 通过分子标记辅助选择与传统的杂交、自交相结合的方法, 将抗稻瘟病的Pi9(t)基因和抗白叶枯病的Xa21及Xa23基因聚合到同一株系中, 经多代大田或/和温室接菌鉴定、室内标记选择和田间农艺性状的筛选, 获得了4个三基因聚合且农艺性状优良的株系L17~L20。用不同国家和地区的20个稻瘟病小种、中国流行的7个白叶枯病菌系C1~C7以及安徽省流行的白叶枯病菌系进行大田或/和温室抗病性鉴定, 结果显示, 株系L17~L20对20个稻瘟病小种均表现出抗性, 抗性水平与Pi9(t)基因的供体亲本75-1-127相当, 抗谱相同; 对白叶枯病的抗性和抗谱与Xa23基因相似, 不论在苗期还是在成株期均抗白叶枯病。与Xa21、Xa23基因的供体亲本M12和CBB23相比, 成株期的抗性水平有所增强。利用多重PCR技术, 在同一PCR反应中可同时选择Pi9(t)和Xa21基因, 提高了PCR选择效率。     

广谱稻瘟病抗性基因Pigm和Pi2的抗谱差异及与Pi1的互作效应

Pigm是Pi2基因簇的等位或紧密连锁基因。本研究构建了4个不同遗传背景下Pigm和Pi2的系列近等基因系,204个菌株苗期接种结果显示其抗性频率均超过70%,但Pigm和Pi2的抗谱重叠度仅为54.4%~65.7%,聚合Pi1/Pigm和Pi1/Pi2杂种的抗性频率均超过90%。穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定表现与苗期接种一致的发病趋势。农艺性状调查结果显示获得的近等基因系与其轮回亲本基本相似,存在较少的累赘连锁。表明Pigm是一个与Pi2抗谱差异明显的广谱抗性基因,对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。     

利用分子标记技术聚合Pi-1和Pi-2基因改良三系不育系荣丰A的稻瘟病抗性

以籼型水稻材料BL122为稻瘟病抗性基因的供体亲本,三系不育系荣丰A的保持系荣丰B为轮回亲本,通过常规杂交、回交、田间农艺性状筛选和分子标记辅助选择相结合,将Pi-1、Pi-2两个基因导入到荣丰B中,获得5个带有两个目标基因的改良保持系纯合株系。利用广东省致病性代表的30个稻瘟病菌株进行人工接种鉴定,5个改良株系的抗性频率均为100%,而原始对照荣丰B的抗性频率仅为56.67%;自然病圃诱发鉴定5个改良株系的穗颈瘟均为1级,表现高抗,而对照为7级,表现感病。所有改良保持系株系与荣丰A杂交和回交进行不育系转育,根据农艺性状综合评价,筛选出不育性彻底、后期熟色好的三系不育系安丰A。利用该不育系与一批恢复系配组,其杂交稻组合均表现出良好的稻瘟病抗性和丰产性,显示出很好的应用前景。     

水稻重测序核心种质资源的稻瘟病抗性鉴定与评价

稻瘟病一直是制约水稻产量的重要因素之一,稻瘟病抗源筛选是抗性基因挖掘和抗病育种的基础。本试验利用3000份(简称3K)重测序中的1217份核心种质资源,通过湖北恩施两河和芭蕉2个病圃自然诱发鉴定抗性,结合不发病条件下农艺性状考察和抗病资源的苗期人工接种抗谱测定,综合评价和筛选优异的稻瘟病抗源。自然诱发鉴定结果显示材料间的稻瘟病抗感差异显著,从中共获得144份抗苗瘟、叶瘟和穗瘟的抗病种质。选用稻瘟病综合抗性较好的34份材料以30个不同来源的稻瘟病菌株苗期接种,鉴定显示有17份材料的抗性频率≥70%,抗谱较广。农艺性状考察结果显示,大部分抗病材料植株偏高,单株产量低,农艺性状差。结合病圃鉴定、人工接种鉴定和农艺性状考察,鉴定出7份稻瘟病抗性强、抗谱广且农艺性状较好的优异抗源材料IRGA 411-1-6-1F-A、YJ30、金早47、泉珍10号、YN 1353-3、云粳23和IRAT1047,可作为抗源亲本用于稻瘟病抗性基因挖掘和品种抗稻瘟性改良。     

分子标记辅助培育双抗稻瘟病和白叶枯病杂交稻恢复系

本研究利用常规回交育种结合分子标记辅助选择技术,将来自C750的抗白叶枯病基因Xa23和抗稻瘟病基因pi9聚合到感病杂交稻恢复系闽恢3139中.最后在回交后代中获得了4个双抗稻瘟病和白叶枯病改良系ZR21-sk1、ZR21-sk2、ZR21-sk3和ZR21-sk4,且其遗传背景恢复率达96%以上.用来自福建省具有代表性的24个稻瘟病菌株和白叶枯病广致病型菌系P6对改良株系进行人工接菌鉴定,结果表明,聚合了Xa23和pi9基因的改良系同时抗稻瘟病和白叶枯病,且抗性与抗谱与供体亲本C750相似.农艺性状分析显示,改良株系所配组合基本保持闽恢3139的农艺性状和配合力,可直接应用于生产或作抗性育种亲本.     

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。     

不同粳型水稻不同时期抗瘟性及抗谱分析

利用宁夏筛选的17个小种生理的稻瘟病菌混和茵对即将走向生产的11份材料分别在苗期、成株期接种，鉴定其在不同生育期的抗瘟性，并用筛选出的5个宁夏稻瘟病菌代表茵系进行抗谱测定。结果表明：抗性强、抗谱宽的材料有3份：玉优1号、2000-6、2002XW-913；抗性较强、抗谱较宽的材料有2份：优育7号、农院238，可作抗病亲本和抗源材料应用于育种；抗谱中抗型的材料有4份：花87、吉特605、吉特624、吉生286；抗性较弱、抗谱较窄的材料有2份：c45、吉2002L120。     

基于MAS技术对水稻保持系软华B稻瘟病抗性的分子改良

为选育优质抗稻瘟病保持系软华B,以携带稻瘟病抗性基因Pi46和Pi2的优质籼稻H281作为供体亲本、以软华B为轮回亲本,利用分子标记辅助选择(MAS)技术结合系谱选育法,聚合2个外源基因以改良保持系软华B。对性状稳定的改良株系进行稻瘟病抗性鉴定、稻米品质分析等。通过回交及多代自交,并结合分子标记检测,获得以软华B为遗传背景且含有2个纯合目标基因的BC₁F₆群体2个、BC₂F₅群体2个、BC₃F₄群体2个。田间自然诱发鉴定结果表明,不同回交世代改良材料在自然病圃均抗稻瘟病;育性鉴定结果显示,回交世代对不育系的不育度为52.7%～100.0%;农艺性状考查及米质分析表明,改良株系基本保留了软华B的主要农艺性状和稻米品质特性。SNP基因芯片分析结果显示,BC₁F₆的背景回复率为74.42%～77.77%,BC₂F₅的背景回复率为86.42%～87.75%,BC₃     

水稻两系不育系1892S抗白叶枯病和抗稻瘟病分子改良

以高配合力和抗倒能力强的光温敏两系不育系1892S为轮回亲本,与含抗白叶枯病Xa23基因和抗稻瘟病Pi9(t)基因的稳定株系7J278多代回交,连续自交、经系谱选择、花粉镜检、抗性鉴定和测交,结合分子标记辅助选择,获得1个携带两个抗性基因纯合的稳定光温敏核不育系N779S。利用中国7个流行白叶枯病菌株C1-C7和Xa23基因专化小种PXO99进行接种鉴定,N779S表现为R,受体亲本表现为S。苗期以15个稻瘟病流行小种进行接种,N779S抗性级别为0~1级,抗性水平明显高于受体亲本;在3个稻瘟病重发区种植,N779S穗发病率级别为2~5级,而受体亲本为7~9级。以改良系N779S为母本配置的杂交组合F1,对白叶枯病和稻瘟病的抗性水平均明显高于对照,同时表现出良好的配合力水平。表明Xa23基因和Pi9(t)基因不论是在纯合还是在杂合状态下,都能表现出良好的抗病能力。长日高温环境下花粉镜检结果显示,N779S为无或少花粉败育类型;农艺性状观察显示,改良株系与受体亲本在植株形态上差异不明显,但利用行业标准分析48个遗传位点,仍存在3个位点差异,表明改良系N779S与受体亲本不属于同一个品种。     

不育系“冈香1A”抗稻瘟病基因的分子检测

冈香1A是一个优质香型的抗稻瘟病不育系,目前已成功应用冈香1A组配出抗稻瘟病品种冈香707。为了研究冈香1A中存在的稻瘟病抗性基因,本研究利用7个抗稻瘟病基因Pib,Pi-d2,Pi-d3,Pik-m,Pi-ta,Pi5,Piz的特异分子标记引物对冈香1A的15个单株进行PCR鉴定。结果表明,冈香1A的15个单株中均含有抗稻瘟病基因Pi-d2,Pi-d3,Pik-m,Piz。研究结果初步鉴定出不育系冈香1A中存在的稻瘟病抗性基因,这为冈香1A在稻瘟病抗病育种中的应用奠定了遗传基础。