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运用DNA标记辅助选择聚合白叶枯病抗性基因改良杂交水稻

张进锋  
【摘要】:水稻白叶枯病是一种重要的细菌性病害,严重影响水稻的产量和品质。培育抗白叶枯病水稻新品种是防治该病最为有效和经济的办法。分子标记辅助育种是一种成熟、高效的育种体系,已被广泛应用于多种作物和性状的品种改良。本研究的目的是通过常规杂交—自交育种方法,利用分子标记辅助选择手段,将抗白叶枯病的基因Xa21、Xa7聚合到杂交水稻恢复系明恢63中,以获得持久抗性,并对聚合的抗性和基因效应作一综合评价。研究结果主要如下: 1.通过人工接种比较了明恢63、明恢63(Xa21)、明恢63(Xa7)对24个白叶枯病病原菌的抗病性,进一步证实了Xa21、Xa7属两个广谱、高抗白叶枯病基因。 2.使用两个菌株KS-1-21和GX325接种,评价了明恢63(Xa7)、明恢63(Xa21/Bt)杂交F_2分离群体的抗性遗传表现,F_2代分离比例符合9:7,即抗性受2对显性基因互补支配。比较了Xa7和Xa21的效应及它们的聚合效应,认为白叶枯病抗性基因的聚合对增强水稻的抗病性具有极显著的效果。 3.KS-1-21、GX325两菌株接种对不含有Xa21基因个体衍生的166个F_3株系进行遗传分析,病斑长度分离符合1:2:1比例,发现Xa7对两个菌株表现为不完全显性。 4.根据分子标记和QTL分析,两个菌株在第6染色体上各检测到两个QTL,分别解释变异70.7%和78.7%,确定了Xa7基因区段在分子标记遗传连锁图的位置,得到一个与Xa7基因紧密连锁的显性标记和两个分别位于Xa7基因两侧各4.0 cM和0.9 cM的PCR标记,从而建立了对Xa7导入片段实施选择的分子标记辅助选择体系。 5.利用与Xa7连锁的分子标记,对F4代中含有Xa21纯合的株系筛选到了Xa7纯合的株系30个。在30个聚合有Xa7、Xa21的纯合株系中,用标记筛选到Bt基因纯合的株系4个。 6.通过使用10个水稻白叶枯病菌株在苗期和孕穗期分别接种恢复系明恢63、明恢63(Xa7)、明恢63(Xa21)明恢63(Xa7/Xa21)和杂交种汕优63、汕优63(Xa7)、汕优63(Xa21)、汕优63(Xa7/Xa21),基因聚合系(无论是恢复系或杂交种)显示出良好的抗病潜力,比含有单个基因和不含基因原品系的抗性显著提高;同时基因聚合的杂交种表现出接近恢复系的抗性水平。 7.比较恢复系及杂种与对照的农艺性状,在自然条件下,基因聚合对产量及产量构成因子影响不大;在病害条件下,明恢63(Xa7/Xa21)比明恢63,汕优63(Xa7/Xa21)比汕优63的穗实粒数和千粒重明显增加。


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