水稻恢复系HR15的白叶枯病和广恢998的螟虫抗性改良研究

摘要

水稻白叶枯病在世界各大稻区均有发生，是水稻生产上三大病害之一，发生该病害将严重影响水稻的生产和米质。螟虫(即稻纵卷叶螟、二化螟和三化螟)是危害我国水稻生产的主要鳞翅目害虫，我国2011年螟虫危害发生面积达5000多万亩，由此导致几十亿的经济损失。当前，选育抗病虫杂交水稻组合最有效的方法是利用转基因、分子标记辅助选择(MAS)等技术来改良水稻的抗病虫性。
　　 本研究运用杂交、回交的育种方法，结合MAS技术，分别将供体亲本CBB23和T1c-19中的抗病基因Xa23和抗虫基因cry1 C*转入三系杂交稻恢复系HR15和广恢998中，其目的是改良杂交水稻亲本的白叶枯病和螟虫抗性，培育新的抗病虫恢复系，通过田间组合测配和优势鉴定，选出优质、高产、抗性好的新组合。主要研究结果有：
　　 1、运用MAS技术和杂交回交转育法，通过1次杂交，3次回交和多次自交，将Xa23基因转入到水稻恢复系HR15中，选育出了含Xa23基因的新株系10个。使用7个白叶枯病菌株(PXO61、PXO99、ZHE173、GD1358、FuJ、HeN11和YN24)对育成的含有Xa23抗性基因的新株系进行田间人工接种抗性鉴定。结果表明所选育的10个新株系全部表现抗或高抗白叶枯病。用10个改良株系与博ⅡA、天丰A和巨风A配制了30个杂交组合，抗性鉴定结果表明，除了个别组合表现中抗以外，大部分组合都表现抗或高抗白叶枯病。
　　 2、对改良选育的10个抗白叶枯病新株系与受体亲本HR15的主要农艺性状和稻米品质进行分析，结果表明，大多数新株系的个别主要农艺性状与受体亲本有显著差异，其中株系XFQ10004-4所有农艺性状都与受体亲本没有差异，并命名为华恢23。以XFQ10004-4为父本配制的杂交组合博Ⅱ A/XFQ10004-4，命名为博Ⅱ优23，作为博Ⅱ优15的替代组合，正在申请海南省区域试验。
　　 3、运用MAS技术和杂交回交转育法，通过1次杂交，3次回交和多次自交，将cry1 C*基因转入到水稻恢复系广恢998中，选育出了含cry1C*基因的新株系4个。对广恢998改良选育的含有cry1C*基因的4个新株系及其所配的杂交组合，在田间进行自然条件下的螟虫抗性鉴定结果表明，改良株系和杂交种并没受到螟虫的危害，抗性达到100%，但是未改良的对照稻纵卷叶螟卷叶指数在12-20%。同时对广恢998的改良株系和广抗13A配制的杂交组合进行Bt蛋白含量测定，结果表明，抗虫株系的Bt蛋白都能表达，即改良株系能正常表达抗虫基因cry1C*，同时也验证了抗性调查结果的可用性和正确性。
　　 4、对改良选育的4个抗螟虫新株系与受体亲本广恢998的主要农艺性状和稻米品质进行分析，结果表明新株系的主要农艺性状与受体亲本广恢998相差不大，其中新株系XFQ10072-5和XFQ10072-33的农艺性状总体上比广恢998好；但新株系的稻米品质都没有广恢998好。对杂交组合进行农艺性状和产量竞争优势分析，株系XFQ10072-33与各不育系所配组合最好，尤以组合巨风A/XFQ10072-33最佳。

目录

文摘

英文文摘

缩略语表

第一章 文献综述

1 水稻白叶枯病抗性研究

1.1 水稻白叶枯病概述

1.2 水稻白叶枯病病原菌致病型(生理小种)研究

1.3 水稻白叶枯病抗性的遗传机理研究

1.4 水稻白叶枯病抗性基因的鉴定、定位及克隆

1.5 水稻抗白叶枯病分子育种

1.6 水稻抗白叶枯病研究面临的问题及相应措施

2 转基因水稻对螟虫的抗性研究

2.1 Bt毒蛋白基因概述

2.2 转Bt基因抗螟虫水稻研究进展

2.3 转Bt基因抗螟虫水稻后代的抗虫性及农艺性状

2.4 转基因抗虫水稻的未来发展

3 研究目的和意义

第二章 HR15白叶枯病抗性改良

1 实验材料

1.1 亲本材料及来源

1.2 用于MAS的分子标记

1.3 用于白叶枯病田间抗性鉴定的对照材料

1.4 用于组合测配分析的不育系及对照材料

1.5 水稻白叶枯病抗性鉴定供试菌株

2 实验方法

2.1 田间杂交、回交选择方案及分子标记辅助选择技术路线

2.2 分子标记检测

2.3 水稻白叶枯病田间抗性鉴定方法及试验材料的田间种植

2.4 水稻白叶枯病材料的田间种植

2.5 新恢复系的组合测配及田间种植

2.6 田间数据记载

2.7 水稻主要农艺性状考察及杂交组合的产量竞争优势分析

2.8 稻米品质分析

3 结果与分析

3.1 分子标记检测结果

3.2 中选新株系的白叶枯病抗性鉴定结果

3.3 新株系的产量、主要农艺性状和稻米品质分析

3.4 杂交组合的白叶枯病抗性鉴定结果

3.5 杂交组合主要农艺性状和产量表现

4 讨论

4.1 HR15改良新株系及所配组合的评价

4.2 分子标记辅助选择

4.3 近等基因系的差异

4.4 优良高产组合评价

第三章 广恢998螟虫改良研究

1 实验材料

1.1 亲本材料及来源

1.2 用于MAS的分子标记

1.3 用于测配分析的不育系及对照材料

2 实验方法

2.1 田间杂交、回交选择方案及分子标记辅助选择技术路线

2.2 分子标记检测

2.3 田间自然条件下螟虫抗性调查方法

2.4 新株系及其部分杂交组合的Bt蛋白表达量的测定

2.5 螟虫抗性鉴定材料田间种植

2.6 新恢复系的组合测配及田间种植

2.7 田间数据记载

2.8 水稻主要农艺性状考察及杂交组合的产量竞争优势分析

2.9 稻米品质分析

3 结果与分析

3.1 分子标记检测结果

3.2 新株系及杂交组合的田间螟虫抗性鉴定结果

3.3 Bt蛋白表达量的测定结果

3.4 新株系的产量、主要农艺性状和稻米品质分析

3.5 杂交组合的主要农艺性状和产量表现

4 讨论

4.1 广恢998改良新株系及所配组合的评价

4.2 不同生育时期Bt蛋白的表达量差异

4.3 优良高产组合评价

参考文献

致谢

附录