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水稻两用核不育系龙S的应用基础研究及其稻瘟病抗性基因定位

王建龙  
【摘要】:稻瘟病广泛发生在水稻栽培的国家和地区,每年都造成严重损失。迫于寄主的选择压力,稻瘟菌生理小种的致病力往往迅速变异,容易导致主栽品种抗性丧失。因此,新抗病种质资源的发掘、研究和利用是当今水稻抗瘟育种的重要课题,继续选育高产、优质、抗性强、适应性广的突破性新品种仍是今后水稻育种攻关的主要目标。 本文对龙S的农艺性状、育性转换规律、异交特性、稻瘟病抗性表现、稻瘟病抗性杂种优势、抗稻瘟病基因的遗传特征及稻瘟病抗性基因定位等方面进行研究,得出主要结果如下: 1.龙S具有理想的株叶形态,剑叶长度在35~43cm之间,剑叶张开角度为6.9°,具有长、直、窄等特点。 2.龙S属于光温敏核不育系,温度对其育性起主导作用,高温诱导不育,低温诱导可育,不育临界温度为22.5~22.8℃,育性生理临界温度为17.2℃左右,最适宜的繁种温度为19~21.5℃,通过连续两年在长沙地区分期播种试验,其育性稳定,未出现波动。 3.龙S异交特性优良,其盛花期主要集中在抽穗后2~6d,花时早,午前花率高,最高达到59.09%,日开花高峰期为09:00~14:00;颖花张开角度为30.64°,张开时间达2.5h;柱头生命力强且持续时间长(5d),柱头外露率高,且双边外露率高于单边外露率,包颈粒率低,异交特性较好,龙S包颈低,只有3.3%,对“九二○”反应较敏感,彻底解除抽穗包颈的用量为15~20/667m2,最适喷施时期为稻穗即将破口期。 4.龙S具有广谱抗稻瘟病特性,在鉴定的41份国内外稻瘟菌小种中,龙S的抗性频率达到100%,尤其对于湖南本地的生理小种具有高水平抗性。 5.通过对龙S、C815S与8个父本所配组合进行室内及田间的稻瘟病抗性鉴定,与C815S相比,龙S能显著提高杂种F1代稻瘟病抗性水平,所配组合在田间和室内都表现抗病。 6.通过群体遗传分析,龙S/CO39的F2群体对稻瘟菌菌株IC-17的抗感单株数分离比符合15:1,说明龙S至少含有2对主效抗瘟基因;龙S/CO39及龙S/NPB的F2群体对稻瘟菌菌株318-2及RB7的抗感株系数分离比均符合3:1,说明龙S对这两个菌株的抗性分别为独立遗传的显性单基因控制。 7.利用848对SSR和SNP引物分析龙S与CO39,NPB之间的多态性,结果表明龙S与CO39之间共有多态引物142对,平均多态检出率为16.75%,龙S与NPB之间共检出多态引物287对,多态检出率为33.84%。 8.构建龙S与感病亲本NPB杂交F2群体,接种稻瘟菌生理小种318-2进行表型鉴定,采用BSA(Bulk Segregant Analysis)及RCA (Recessive Class Analysis)分析方法将龙S的主效抗瘟基因定位于标记M1与M2之间,距离为1.3cM,这两个标记的物理距离分别位于克隆AP005593同AP005811之间,距离为110kb。通过比较龙S与以前在该位点定位的两个基因Pi5和Pii的抗谱,发现龙S表现出更高更广谱的抗性,结果表明龙S可能具有新的抗瘟等位基因。 9.利用龙S与感病亲本CO39杂交构建F2群体,并经单粒传种方法构建F3RIL至F6RIL,构建了一份含112个标记的龙S完整遗传连锁图,并结合田间表型,统计分析发现,龙S的田间抗性由8个QTL控制,分别位于:第5号染色体的标记RM8039与RM18516之间,第6号染色体的标记RM190与RM19410之间,第10号染色体的标记RM5304与RM304之间。 综上所述,龙S具有理想的株叶形态,较低的育性敏感期,优良的异交特性,对稻瘟病表现高抗,是一个理想的两系不育系,本研究精细定位了一个未被报道的广谱抗瘟基因Pi-LS(t)及多个微效基因,为这些基因的克隆及分子辅助育种应用奠定了基础。


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