水稻抗白葉枯病基因Xa30（t）分子標(biāo)記定位和抗病蟲基因聚合研究.pdf

1、水稻是世界上重要的糧食作物，也是受病蟲害威脅較嚴(yán)重的作物。水稻白葉枯病和稻褐飛虱則是危害水稻生產(chǎn)最嚴(yán)重的病蟲害之一，給水稻生產(chǎn)造成巨大的產(chǎn)量損失，嚴(yán)重時(shí)甚至絕收。長(zhǎng)期實(shí)踐證明，利用寄主抗性、培育抗病蟲品種是控制病蟲害流行最經(jīng)濟(jì)、有效的方法，也符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展的要求。 水稻白葉枯病是由革蘭氏陰性菌黃單胞菌(Xanthomonas oryzaepv.Oryzae)引起的維管束病害。為了有效控制水稻白葉枯病的爆發(fā)和流行，至今已挖

2、掘篩選出30多個(gè)抗白葉枯病主效基因，但由于抗譜窄，隱性特征等多種原因，只有少數(shù)基因被用于育種實(shí)踐；而且曾廣泛應(yīng)用的抗白葉枯基因Xa3和Xa4在國(guó)內(nèi)外各稻區(qū)現(xiàn)已喪失抗性。因此，各國(guó)科學(xué)家都致力于挖掘新的抗性基因。由于野生稻長(zhǎng)期生長(zhǎng)在惡劣環(huán)境中，含有豐富的抗逆、抗病蟲害基因，是篩選新抗源的重要基因?qū)殠?。王春連等就從我國(guó)普通野生稻中發(fā)掘、鑒定了一個(gè)編號(hào)為Y238的新抗源，它具有抗譜廣、高抗性等特點(diǎn)，經(jīng)遺傳分析證明其抗性是受一個(gè)新的顯性基因控制

3、；然后通過常規(guī)雜交、回交將抗病基因分別導(dǎo)入水稻品種金剛30和IR24中，建立了近等基因系CBB30，該抗病基因被命名為Xa30(t)。為了深入開展抗病分子機(jī)理研究和能在育種上有效利用，定位和克隆Xa30(t)基因就顯得非常重要。2006年，金旭煒等以金剛30/Y238的雜交后代的F2群體為定位群體，使用分子標(biāo)記方法將Xa30(t)初步定位在第11號(hào)染色體長(zhǎng)臂上。本研究將以IR24/Y238轉(zhuǎn)育近等基因系的一個(gè)BC6F2株系為定位群體，使

4、用分子標(biāo)記方法對(duì)Xa30(t)進(jìn)行定位，進(jìn)一步確定其在水稻染色體上的位置。 水稻在面臨病害威脅的同時(shí)，也受到害蟲的危害，尤其是稻褐飛虱。稻褐飛虱(Nilaparvata lugens Stal)是一種單食性水稻害蟲，屬同翅目，飛虱科(Homoptera Delphacidae)。稻褐飛虱分布面積廣，危害性大，世界上大部分稻區(qū)均有發(fā)生，我國(guó)的發(fā)生情況也非常嚴(yán)重。長(zhǎng)期以來，育種家和遺傳學(xué)家努力篩選新抗源，挖掘新抗蟲基因，將其導(dǎo)入栽培

5、稻培育高抗新品種來控制蟲害的發(fā)生。但由于抗性鑒定困難、常規(guī)選育周期長(zhǎng)等原因，導(dǎo)致培育抗蟲新品種的進(jìn)程緩慢。而且，我國(guó)稻褐飛虱群體己由生物型1為主逐步轉(zhuǎn)變?yōu)橐陨镄?為主，使得原有抗蟲品種將會(huì)喪失抗性。為提高選擇效率、加快育種進(jìn)程，本研究利用分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)，將高抗白葉枯病的Xa23基因和對(duì)我國(guó)稻褐飛虱生物群體表現(xiàn)為高抗的Bph18(t)基因聚合，導(dǎo)入到優(yōu)質(zhì)雜交水稻恢復(fù)系9311和測(cè)253中，選育優(yōu)質(zhì)高抗的水稻中間材料。 本研

6、究已獲得以下主要結(jié)果： 1、培育一個(gè)IR24/Y238的轉(zhuǎn)育后代BC6F2群體，用白葉枯病菌P6接種鑒定，群體在苗期、成株期抗感比均符合3：1分離。表明該群體抗病性是受一個(gè)顯性基因控制，因此，將其確定為Xa30(t)基因的定位群體。利用分布于于水稻12對(duì)染色體上的SSR、EST、STS和特異PCR標(biāo)記，通過分離集團(tuán)分析法(BSA)在F2群體的抗感池間共篩選到6個(gè)多態(tài)性標(biāo)記03STS、Lj74/Y02W1R、A83b4、Lj112

7、、Lj121和RM206。通過對(duì)F2群體單株進(jìn)行分子檢測(cè)，然后綜合分析，將Xa30(t)定位在標(biāo)記03STS和Li112之間，并與標(biāo)記A83b4共分離，完全覆蓋水稻測(cè)序品種日本晴的BAC克隆AC104847、AC137588，部分覆蓋BAC克隆AC136148和AC137589，約412kb。 2、根據(jù)Bph18(t)共分離分子標(biāo)記7314.T4A擴(kuò)增片斷的序列信息，利用分子生物信息學(xué)技術(shù)開發(fā)出3個(gè)與Bph18(t)緊密連鎖的P

8、CR標(biāo)記KC5、KClF/7312.T4AR和7312.T4AF/KC2R。以攜有Xa23基因的雜交稻恢復(fù)系9311和測(cè)253為輪回親本，攜有Bph18(t)的秈稻材料4064為非輪回親本進(jìn)行雜交和多代回交，用KC5、KClF/7312.T4AR和7312.T4AF/KC2R標(biāo)記和Xa23基因緊密連鎖標(biāo)記STS2F/3R進(jìn)行抗病蟲基因的分子檢測(cè)，并結(jié)合每代用P6菌鑒定，現(xiàn)將Bph18(t)和Xa23基因同時(shí)導(dǎo)入到輪回親本中，獲得以931