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寒地早粳稻骨干亲本稻瘟病抗性研究

刘华招  
【摘要】:寒地早粳稻作区气候冷凉,7月下旬至8月上旬平均气温20℃左右,旬日照时数60h以下。此期多雨,相对湿度在95%以上,适宜叶稻瘟发生。8月中、下旬降雨量50mm以上,相对湿度85%以上,有利于病菌繁殖,为后期侵染提供了发病条件。抽穗扬花期日平均温度又下降到18℃以下,水稻发育不良,穗颈瘟发生往往偏重。为解决上述问题,本研究采集了45份寒地早粳稻稻瘟病标样,从中分离出116个有效单孢菌株,进行稻瘟病生理小种、抗病鉴定、抗病基因分布及遗传传递等方面的研究,旨在为抗稻瘟病育种提供理论依据,主要研究结果如下: 1.利用全国统一的7个鉴别品种进行生理小种鉴定,共鉴别出7群20个中国生理小种。ZA为优势菌群,出现频率为47.41%;ZD、ZB菌群次之,出现频率分别为22.41%、15.52%。ZA49为寒地早粳稻区的优势小种,出现频率为26.72%;ZD5、ZD1次之,出现频率分别为10.34%、8.62%。对病原菌群体进行毒力频率分析,结果发现寒地早粳稻区的稻瘟病菌对已知抗性基因Pi-k、Pi-i、Pi-a的感病频率较高,在65.6%~87.1%之间。说明仅携带上述基因的品种在寒地早粳稻区种植表现为感病。通过比较分析寒地早粳稻区近30年生理小种的演变,结果发现原有的弱势生理小种逐渐上升为优势小种,致使品种感病,并不是出现新的生理小种导致品种抗性丧失。 2.通过以上7群20个中国生理小种对寒地早粳稻骨干亲本及其衍生品种进行的抗瘟性鉴定,结果表现供试的8个骨干亲本中石狩白毛、上育397表现为感病,其余6个表现为较高的抗瘟性。8个骨干亲本衍生的86个品种对稻瘟病抗感差异显著,其中表现抗叶瘟的材料76份,抗穗颈瘟的材料53份。由骨干亲本石狩白毛(Pi-i)、上育397衍生的品种抗病性较差。利用20个生理小种对骨干亲本进行抗谱及系谱分析,结果是寒地早粳稻骨干亲本石狩白毛(Pi-i)抗谱为60%,表现为感病。由其衍生的子二代骨干亲本合江20(Pi-i,Pi-a,Pi-ta)对供试的20个中国生理小种均表现为抗性。而由合江20(Pi-i,Pi-a,Pi-ta)通过松粳3号(Pi-a、Pi-ta)衍生的子四代骨干亲本五优稻1号仅对ZB25表现感病,对其余19个生理小种表现为抗病。藤系138抗谱为10%,表现为抗性,而由石狩白毛和藤系138共同衍生子二代骨干亲本绥粳3号仅对ZE1表现为感病,对其余19个生理小种表现为抗病。富士光抗谱为20%,由石狩白毛和富士光共同衍生子二代骨干亲本垦稻10对ZA17、ZG1表现为感病,对其余18个生理小种表现为抗病。核心骨干亲本石狩白毛表现感病,由其衍生的子二代、子三代表现为抗病,可能是多个抗病基因聚合或是外源抗病基因渗入核心基因库产生了抗性。 3.利用源于Pi-b和Pi-ta抗性基因本身的功能标记,结合稻瘟病接种鉴定,对寒地早粳稻骨干亲本及其衍生品种进行Pi-b和Pi-ta抗病基因检测,结果表明:垦稻13、垦稻14、龙粳22、松粳9含有Pi-b基因;东农428、龙稻5、龙粳18、龙粳28、绥粳4、绥粳9含有Pi-ta基因。混合菌种接种鉴定表明,含有Pi-b基因或者含有Pi-ta基因的品种均表现较强的抗病性,表明这两个基因对于抗瘟育种具有较高的利用价值。利用Pi-ta抗病基因的显性标记结合系谱分析研究抗病基因的遗传传递,结果表明Pi-i基因是伴随着日本品种石狩白毛的引入而被育种者利用。其传递过程为石狩白毛(Pi-i)与农林11(Pi-ta)杂交衍生出合江12号(Pi-i、 Pi-ta),合江12号与携带Pi-a的骨干亲本虾夷(Pi-a)进行杂交衍生出新的骨干亲本合江20(Pi-i、Pi-a、Pi-ta),而后合江20又衍生出3代25个品种,并表现出较高的抗瘟性,是Pi-i、Pi-a、Pi-ta基因聚合的结果。利用Pi-ta的显性分子标记分析合江20衍生子代品种Pi-ta基因的分布。结果表明,合江20衍生子一代品种中Pi-t a基因出现的频率为63%,子二代衍生品种出现的频率为33%、子三代衍生品种出现的频率为9%,抗病基因Pi-ta的传递与合江20衍生系谱一致。Pi-ta基因在子代中出现的频率与衍生品种的抗病频率呈正相关,这可能与后代选择过种中抗病基因的丢失有关,也是稻瘟病发生的主要原因之一。


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