稻瘟病主效抗性基因近等基因系的构建及育种效用评价

【摘要】：稻瘟病由病原菌Magnaporthe grisea引发,是水稻三大病害之一,严重影响水稻产量和品质,培育种植抗病品种是减轻稻瘟病危害的最为经济有效的方法。稻瘟病病菌变异性高、致病性分化严重,可能导致抗性品种在生产上种植三年左右便会丧失抗性,这是稻瘟病抗性品种选育的一大难题。已有研究表明,同一基因位点的不同复等位基因抗谱及小种专化抗性存在很大差别,而相对广谱的主基因控制的质量抗性和微效基因控制的数量抗性是稻瘟病持久抗性的遗传基础。广谱抗瘟基因对多个稻瘟菌生理小种表现抗性,不同的稻瘟病抗性基因间具有一定的互补性,多个主效广谱抗瘟基因的聚合可以增强品种的抗性。因此,开发利用广谱抗性基因是水稻抗瘟育种的重要途径。 本研究通过采集、分离不同生态区的稻瘟病菌株,分析其生理小种组成、分布及侵染特性；同时,通过分子标记辅助选择,构建稻瘟病广谱基因的近等基因系,利用不同生态区采集的稻瘟病菌株进行苗期、穗期人工接种以及病圃自然诱发鉴定,研究不同抗性基因的抗谱差异,为建立稻瘟病抗性基因的利用策略提供科学依据。主要研究结果如下： 1.对采自广东、江苏、海南、湖北和浙江五个生态区的穗颈瘟标样,通过单孢分离的方法获得了204个单孢菌株,利用中国的七个鉴定品种进行苗期鉴定。结果显示,广东的优势菌群是ZB菌群,优势小种是ZB15；江苏的优势菌群是ZD和ZG菌群,优势小种是ZD1、ZG1;海南的优势菌群是ZB和ZG菌群,优势小种是ZB1和ZG1；浙江的优势菌群是ZB和ZG菌群,优势小种是ZB15和ZG1；湖北的优势菌群是ZB菌群,优势小种是ZB15。总体来看,小种分布相对比较丰富,A-F种群均有出现,其中ZB15在分布范围及毒力表现方面有较大优势,南方籼稻区以ZB群为主,江苏粳稻区以ZG群为主。 2.选用不同地区有代表性的病菌生理小种,对日本的单基因系品种、丽江新团黑谷系列近等基因系、Co39系列近等基因系以及谷梅4号和IR64等27个明确有稻瘟病抗性基因的材料进行接种鉴定,发现在遗传背景不同(可能含有其它稻瘟病抗性基因)的情况下,Pi-1、Pi-2、Pi-33、Pi-gm和Pi-kh等有相对较宽的抗谱,其抗性频率分别为89.7%、92.7%、80.0%、91.9%和88.5%。 3.针对Pi-1、Pi-2、Pi-gm和Pi-33等4个稻瘟病广谱基因,以广占63S、97S、R609和R084等4个优良材料为轮回亲本,通过分子标记辅助选择,构建了系列包含不同基因的单基因NILs(BC4F3世代)。选用采集于不同生态区的104个代表性菌株苗期接种显示：Pi-1、Pi-2、Pi-gm有相对较宽的抗谱(抗性频率为70%-80%),明显宽于Pi-33(抗性频率为50%-60%)；同为Pi-z基因座的复等位基因Pi-2、Pi-gm抗谱有明显差异,其抗谱的重叠度为63.29%-74.68%,且Pi-gm的抗性频率一般比Pi-2低10%左右；Pi-1与Pi-2、Pi-gm的抗谱重叠度为50-60%,表现出互补性较强的特点。聚合研究结果显示Pi-1/Pi-2抗谱范围为90%-95%,Pi-1/Pi-gm抗谱范围为87%-92%,表达的抗性明显优于单基因系的表现。遗传背景恢复率分析和农艺性状调查结果显示大部分NILs均恢复到轮回亲本水平,具有重要育种价值。 4.为系统研究Pi-z基因座不同复等位基因(包括Pi-z、Pi-zt、Pi-2、Pi-9、Pi-26、Pi-40和Pi-gm)的抗谱变化,以及与Pi-1、Pi-kh、Pi-33的互作效应,以扬稻6号(籼稻)和07GY31(粳稻)两个优良品种为轮回亲本,通过标记辅助选择的方法,针对上述10个基因构建了系列近等基因系,分别获得了纯合单株(BC3F2世代),为后续的工作奠定良好基础。

【关键词】：稻瘟病 生理小种 抗性基因 近等基因系 标记辅助选择
【学位授予单位】：扬州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2012
【分类号】：S511
【目录】：