广东杂交水稻抗瘟基因型构成及有效性研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:allench9484
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水稻(Oryza sativa L.)是世界上重要的粮食作物,全球一半以上的人口以稻米作为主食。由稻瘟病菌(Magnaporthe oryzae)引起的稻瘟病,是对水稻生产为害最严重的病害之一。抗性基因的发掘和利用对于稻瘟病的控制十分关键。但由于稻瘟病菌生理小种的遗传复杂性及易变性,新选育的抗病品种在生产上大面积推广应用后,往往会出现抗性下降甚至丧失,因此,必须不断开发和合理利用新的抗病品种,以达到持续控制稻瘟病的目的。了解水稻品种的抗瘟基因型及其有效性,明确主要抗瘟基因对广东籼稻稻瘟病菌的抗谱及专化抗性,对抗病品种的合理布局及轮换、持续有效控制稻瘟病的为害均有着重要意义。广东生产应用上的大部分水稻品种的抗瘟基因型尚不清晰,开展该方面的研究十分必要。本研究对广东杂交水稻抗瘟基因型构成及有效性进行了研究,研究结果如下:1.广东杂交水稻品种的抗性分析通过病圃田间抗性鉴定和苗期室内抗谱测定,对来自华南稻区的578个杂交稻新组合进行了综合抗性评价。结果表明,测试的杂交稻新组合对稻瘟病表现出不同的抗性水平,高感、感、中感、中抗、抗、高抗的组合所占比例分别为15.92%、8.30%、11.42%、25.78%、26.30%、12.28%,中抗以上的组合个数占64.36%,抗感组合比例为1.8:1。对测试的杂交稻组合的不育系和恢复系亲本进行了分析,配组组合抗病出现频率较高的不育系有:吉丰A、安丰A、丰田1A、恒丰A等;配组组合抗病出现频率较高的恢复系有:粤恢9802、广恢618、航恢1173、华占、闽恢3301、航恢1179、泰766等。2.广东杂交稻品种的抗瘟基因型及有效性分析稻瘟病抗性基因Pi1、Pik-p、Pik-h、Pi2、Pi9、Piz-t、Pita、Pii已被克隆,这些基因在不同稻区表现出较好的抗瘟性,被广泛应用于水稻抗瘟性育种。为明确上述抗性基因在华南稻区杂交稻组合中的分布及其组合的抗病有效性,本研究利用上述8个抗病基因功能标记,对华南328个杂交稻组合进行了抗瘟基因型的分子检测。结果表明,抗性基因Pita和Pii分布频率最高,在测试组合中检出率分别为84.76%和67.68%;其次是Pi2和Pik-p,分别为22.87%与13.72%;检出频率较低的是Pi1、Piz-t和Pik-h,分别为5.18%、3.35%与2.13%,检测的品种都不携带抗性基因Pi9。单个杂交稻组合中检出的抗瘟基因数量最多是4个,抗病性评价结果表明:杂交稻组合中检出的抗病基因数量越多,其表现为抗病品种的频率就越高;含4个抗病基因的杂交稻组合中,抗病品种所占比率达91.67%。含有不同抗性基因的杂交稻组合表现出不同水平的抗瘟性,其中Pi2与Pi1对广东稻区稻瘟病的抗瘟性贡献最大,其他抗病基因的贡献大小依次是Pik-h、Pik-p、Pita、Pii与Piz-t。3.高抗稻瘟病杂交稻组合“宁优1179”抗病基因型分析宁优1179由抗性恢复系航恢1179和感病不育系宁A配组获得,宁优1179的抗性主要由航恢1179贡献。剖析航恢1179的抗病基因型即可了解组合宁优1179的基因型。航恢1179是来源于华南稻区的高抗稻瘟病恢复系,由其配组的杂交组合均表现优异的稻瘟病抗性。本研究通过稻瘟病代表菌株GD13-14接种抗源航恢1179、感病亲本宁A、其F1及F2后代,F1后代全表现抗病,F1群体抗感分离比符合3:1,证明航恢1179含有一个显性主效抗稻瘟病基因。通过分离群体分析法结合高通量测序及关联分析,将目标抗性基因定位于水稻第6染色体,该基因暂时命名为Pi-h(t)。进一步通过水稻第6染色体SSR标记和InDel标记连锁分析将Pi-h(t)基因定位于InDel-8和RM19818之间100.8 kb的物理区域,该区域覆盖Pi2/Pi9/Piz/Piz-t/Pi50基因簇。基因预测及候选基因cDNA测序鉴定证明目标Pi-h(t)基因为Pi2。4.广东杂交稻组合所含主要抗瘟基因与稻瘟病菌互作对广东杂交稻所检测出的8个抗瘟基因进行了抗性分析,选取125个广东稻瘟病菌株对8个抗瘟基因单基因系进行了抗谱测试,抗性频率跨度为28.0%–96.8%,抗性频率超过80%的抗瘟基因有:Pik-h、Pi1、Pi9、Pi2,它们的抗性频率分别为:96.8%、96.0%、95.2%、88.0%,这些基因对测试的稻瘟病菌表现出广谱抗性,其余4个抗瘟基因对测试的稻瘟病菌表现出较窄的抗谱,分别是Pik-p(64.0%)、Piz-t(55.2%)、Pii(37.6%)、Pita(28.0%)。测试的单基因系在田间的抗性表现可划分为三类:第一类年度间均表现高感,如Pii、Pik-p;第二类为中抗至中感类型,它们是Pita、Piz-t;第三类型年度间均表现稳定的抗病,如Pik-h、Pi1、Pi2、Pi9等,其中Pik-h和Pi1的单基因系田间抗性优于抗病对照种三黄占2号、Pi2和Pi9单基因系接近抗病对照种。单基因系的田间抗性随着抗谱的增大而表现出较稳定的抗性。
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