稻瘟病抗性基因聚合材料的抗性鉴定及利用

摘要

水稻是重要的粮食作物，稻瘟病是水稻三大病害之首。目前国内推广的水稻品种抗瘟性普遍较差，稻瘟病害连年发生,损失严重。培育对稻瘟病具有良好抗性的水稻新品种,是防治稻瘟病最经济、有效和环保的途径。水稻自身含有众多对不同稻瘟病菌具有一定抵抗力的抗性基因,将常规育种方法与分子标记技术相结合，来转移、聚合稻瘟病抗性基因，以提高稻瘟病抗谱及抗性，是培育水稻抗病品种的有效手段。本研究对分别携带不同稻瘟病抗性基因Pi9,Pi1的水稻材料P32，P121，保持系金23B，及以P32，P121作为抗性基因供体亲本，金23B作为受体亲本，通过杂交，回交和分子标记辅助选择技术筛选的Pi1、Pi9双基因聚合材料，进行了稻瘟病抗性鉴定,并以聚合材料作为抗性基因供体，通过常规杂交，回交手段，结合分子标记技术(MAS)，将Pi1与Pi9基因导入了感病品种大粒溪香子代群体，改良受体材料的稻瘟病抗性，得出如下研究结果：
　　1.通过室内稻瘟病菌喷雾接种,分析了供体亲本 P32,P121，受体亲本金23B，及聚合材料在20个稻瘟病单菌株间的抗谱差异,结果显示：携带单个抗性基因Pi9，Pi1的供体材料P32、P121分别可被5个和4个菌株侵染,抗病频率分别为75％、80%,受体亲本金23B可被16个菌株侵染,抗病频率仅为20%，导入了Pi1、Pi9两个抗性基因的聚合材料,只被2个菌株所侵染,抗病频率达90%。表明随着抗性基因的导入,受体亲本的抗病频率明显提高，而且基因聚合后，与单个抗性基因相比抗谱也得到拓宽。
　　2.对供体亲本P32,P121，受体亲本金23B，及聚合材料进行的稻瘟病温室人工接种鉴定结果表明：受体亲本金23B叶瘟6级感病，穗颈瘟9级高感，而以金23B为背景的抗性基因聚合材料，叶瘟病级2级，达抗级水平，穗颈瘟病级3级，达中抗水平。相较于受体亲本和携带单个抗性基因的供体亲本，双基因聚合材料对叶瘟和穗颈瘟的抗性都得到了显著提高,表明聚合抗性基因可以提高稻瘟病抗性，是培育抗性品种的有效途径。
　　3．利用分别与抗性基因 Pi1、Pi9紧密连锁的多态性SSR标记RM224和STS标记 pB8，以聚合材料作为抗性基因供体，通过常规杂交，回交手段，结合分子标记辅助选择，将Pi1与Pi9抗性基因导入了感病品种大粒溪香，构建了子代自交和回交群体，并持续对分离世代进行目标性状筛选，获得稻瘟病抗性高，农艺性状优良的单株。到目前为止转育工作已经分别进行到了F3代和BC2F1代。
　　4.对受体亲本大粒溪香，杂种F2代Pi1，Pi9基因分离群体，杂种F3代双阳性株系进行了温室稻瘟病人工接种鉴定，结果表明：受体亲本高感稻瘟病，导入了抗性基因的F2和F3代植株稻瘟病抗性明显提高，而且双基因聚合植株的抗性高于含有单个抗性基因的植株。表明抗性基因的导入、聚合能够改良受体亲本的稻瘟病抗性。
　　5.对基因聚合材料，受体亲本大粒溪香，F2群体进行了稻瘟病大田自然诱发鉴定，结果表明：受体亲本大粒溪香田间高感稻瘟病，而导入了目的基因 Pi1, Pi9的聚合材料和杂种F2代植株在田间均表现出良好的稻瘟病抗性。

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1文献综述

1.1稻瘟病的研究进展

1.1.1稻瘟病研究的历史

1.1.2稻瘟病菌的生理特性

1.1.3 稻瘟病菌生理小种

1.1.4稻瘟病菌的侵染机理

1.1.5 稻瘟病的发病规律、症状及危害

1.2稻瘟病抗性基因的研究

1.2.1稻瘟病的抗性遗传研究

1.2.2稻瘟病抗性基因的鉴定与定位研究进展

1.2.3稻瘟病抗性基因的克隆研究

1.2.4稻瘟病广谱抗病基因的研究

1.3 分子标记辅助选择(MAS)技术在水稻抗稻瘟病育种中的研究进展

1.3.1与作物抗病育种相关的分子标记

1.3.2分子标记辅助选择的遗传学基础

1.3.3分子标记辅助选择的基本程序

1.3.4分子标记辅助选择技术的优点

1.3.5分子标记辅助选择技术在稻瘟病抗性育种中的应用

1.3.6分子标记技术在抗病育种中的问题及展望

1.4稻瘟病抗性育种的研究进展及问题

1.4.1现阶段主要的抗稻瘟病育种方法

1.4.2抗稻瘟病育种中存在的主要问题及对策

1.5本研究的目的及意义

2材料与方法

2.1实验材料

2.1.1水稻材料

2.1.2供试稻瘟病菌株

2.2试验方法

2.2.1双基因聚合材料育种程序

2.2.2杂交和实验材料群体的构建

2.2.3稻瘟病菌的培养与接种鉴定

2.2.4调查方法和记载标准

2.2.5分子标记检测

3结果与分析

3.1亲本及聚合材料的标记检测与稻瘟病人工接种鉴定

3.1.1 抗性基因连锁分子标记在各亲本及聚合材料中的检测

3.1.2 对各亲本及聚合材料的稻瘟病温室人工接种鉴定结果与分析

3.2聚合基因导入感病品系改良品种抗性

3.2.1聚合基因向感病受体亲本的转移

3.2.2抗性基因连锁标记在亲本及杂种F1代的多态性检测

3.2.3杂种F2代群体抗性基因的拆分与抗性评价

3.2.4田间自然鉴定

3.2.5回交与分子标记辅助选择

3.2.6对F3代自交双阳性株系的稻瘟病接种鉴定与分析

4结论及讨论

4.1 Pi1,Pi9是水稻抗稻瘟病育种可利用的良好基因资源

4.2分子标记辅助选择是抗稻瘟病育种的有效手段

4.3聚合Pi1与Pi9基因是改良水稻稻瘟病抗性的有效途径

4.4本研究改良的杂交稻应用前景

4.5下一步有待继续开展的工作及研究

致谢

参考文献

附录

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