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《中国农业科学院》 2000年
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水稻抗白叶枯病和抗倒伏性的分子剖析

钟代斌  
【摘要】: 水稻是我国主要粮食作物之一。水稻的许多重要农艺性状大多是数量性状,其中包 括株型、产量、米质和抗性等。这些性状一直是水稻遗传改良的重点。抗倒性是株型及 产量改良的重要目标性状之一,因而研究水稻抗倒性有关性状的遗传基础具有十分重要 的理论和实践意义。抗病育种也是我国水稻改良的重要内容,白叶枯病是我国乃至世界 水稻生产的重要病害之一,对白叶枯病主基因抗性(质量抗性)研究较为深入,而对水平抗 性(数量抗性)的研究和利用却较少。近年在水稻分子标记技术及基因组研究方面的深 入发展为研究这些数量性状提供了新的手段和方法。 本研究以一套由Lemont/特青衍生的重组自交系群体(F_(14))为材料,构建一个以PCR 标记为主的分子连锁图谱;1999年旱季和雨季在菲律宾国际水稻所对该重组自交系进行 试验,考查了水稻15个抗倒伏的组分性状及落粒性;对该群体用菲律宾6个白叶枯病菌 小种进行了田间接种评价。主要结果如下: 1.构建了一个具有256个遗传标记,分布较好的完整的分子连锁图谱,其中包括115 个SSR标记、84个RAPD标记、47个RFLP标记、7个同功酶标记和3个形态标记。该 图全长1938.8cM,标记间平均距离为7.6cM。70%的标记位点在RI群体中分离比例为1:1, 而30%标记位点偏离孟德尔期望值。偏分离标记主要分布于染色体6、7、8和11的末端。 Lemont基因型在群体中占46.1%。该遗传图谱中SSR标记和RFLP标记与康耐尔大学的 图谱上的顺序一致。该图谱适合于对该群体进行持续性的遗传研究。 2.研究了与水稻抗倒伏性有关的三组性状共15个,包括茎杆基部节间有关性状4 个、株高及组分性状6个和基本营养生长有关性状5个。除株高、伸长节间数和第三节 间长外,所有性状在双亲之间均存在显著或极显著差异。几乎所有性状在重组自交系中 的分离均表现有双向越亲分离。利用QTLMapper 1.0对各性状进行QTL定位分析,15个 抗倒有关性状共检测到65个分布于19个基因组区域的显著的主效QTL及68对显著 (P<0.001)的互作位点。各性状QTL个数由3个到7个不等,单个QTL解释的遗传变异 范围在5.0%到34.3%之间,每一性状均有来自某一亲本的增效和减效的QTL存在。在所 检测到的68对互作中,只有一对是发生在主效QTL位点之间,另有11对发生在QTL位 点与非连锁标记位点之间,其余互作均发生在非连锁标记位点之间。这些QTL和互作标 记位点有利于阐明水稻抗倒伏性的遗传机制,也为标记辅助选择改良水稻抗倒伏性提供 0 I 了理论依据。 3.研究了菲律宾6个白叶枯病菌小种在RI群体中的表现,接种鉴定结果表明:来 自特青的主基因厂b4)抗小种1、小种4和小种5,定位于染色体11上AJ1306一IUi224 区间内;Xa4对小种1、4和5的抗性表现为显性主基因遗传,Lemont感所有6个小种。 当用6个小种接种RI群体时,RI群体对6个小种的反应均表现有超亲分离,特青等位基 因在 XQ4位点可分别降低 4.scm、2.6cm和 4.scm的病斑长度。同时还定位了 12个主效 QTL及 23对显著的互作位点与对 6个白叶枯病菌小种抗性有关。12个 QTL分布于水稻 12条染色体的 9条上,每个 QTL对 2-6个小种有效。对小种 2、5和 6,各检测到 8个 QTL; 对小种 1和 4,各检测到 7个 QTL;对小种 3,只检测到 3个 QTL。QBb]二位于染色体 12 上 RM247-OSR20的区间内,该QTL对所有 6个小种均有效应,其中对小种 5和 6的效 应最大。对小种1、2、5和6,各检测到3对互作;对小种3和4,分别检测到7对和4 对互作。在这些互作中,只有一对是发生在QTL之间的互作(小种3),而大多数互作是 发生在非 QTL之间的互作。互作对小种 3的效应最大。 4.在水稻收获脱粒过程中,落粒性是影响籽粒产量损失的重要因素。本研究定位了 6个控制水稻落粒性的 QTL和 5个控制每穗粒数的 QTL,其中一个控制落粒性的 QTL具 有较大的效应,定位于染色体2(QSh 2),单独贡献率为23二%。6个控制落粒性的QTL累 加贡献率为67.7%,同时检测到4对互作影响落粒性,每对互作贡献率在3.8%·4.8%之间。 5个控制每穗粒数的 QTL累加贡献率为 61.8%,其加性效应范围在门.二-22.4粒之间,其 中QGh4效应最大,单独贡献率为22.3%。还检测到4对互作影响每穗粒数。 以上结果为标记辅助选择改良水稻抗倒伏性、抗白叶枯病及落粒性提供了理论依 据,同时也有利于进一步阐明水稻抗倒伏性的遗传机制,有利于累加抗性基因/QTL提高 水稻对白叶枯病的抗性水平,也有利于进一步弄清水稻落粒性的遗传机制。
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