论文部分内容阅读
由于C4植物高光效的原因在于它的C4途径关键酶,并不在于它的‘cranz’结构,而C3植物拥有高水平表达C4特异基因的必须遗传机制,故涉及到C4光合作用的基因能在C3植物中与在C4植物中相比同水平甚至更高水平表达,被表达的C4酶保留了相同的功能,例如玉米C4途径的ZmC4Ppc已被转化到水稻上且高效表达。另一方面,如果要求外缘基因转化到理想的受体材料上,基因工程技术也是比较复杂的。本研究利用标记辅助选择技术(MAS)和现有的转ZmC4PpcKitaake水稻材料,从标记开发、验证、MAS和配合力分析等方面进行了研究。2002年夏从籼粳交组合蜀恢955×Kitaake的BC2F2(蜀恢955为回交亲本)高感纹枯病群体中,发现一株抗纹枯病、叶色清绿的单株,且农艺性状较好,而该组合该世代的其他植株均因高感纹枯病而枯死。因此,该突变体被进行了以下研究:
1.该突变体后代的表型抗、感分离明显。连续分析其两个分离世代和一个由其与高感纹枯病亲本配组得到的F2分离群体,抗、感分离比均符合3∶1,x2c值分别为0.333,0.229和0.563(x21005=3.84);表现出明显的偏态分布。因此符合孟德尔一对等位基因的分离规律,将其确定为由一对显性基因控制的遗传性状,并命名为Rsb-2(t)。
2.Rsb-2(t)的初步定位。根据上述的F2分离群体,用52对多态性引物PCR分析感病和抗病单株的总DNA,借助MAPERMAKER/EXP3.0对实验数据进行连锁分析发现与RM218和RM251连锁。它们位于水稻第3染色体的q臂,进一步选用位于连锁标己附近的MR引物对定位群体总DNA进行连锁分析,又筛到RM4321和RM5748和Rsb-2(t)连锁。借助MapChart构建了Rsb-2(t)的连锁图(Fig.3.4)。潘学彪等[101]和Zou等[102]利用Jasmine85/Lemont也在该染色体区域(R250-C746)检测到了LOD值达6.88的主效基因,表现为单独的加性效应,它能解释表型抗性变异的26.1%。Li等[104]利用Teqing/Lemont也在该区域(RG348-RG944)定位了一个主效基因(QSbr3a)。
3.抗纹枯病突变体的花药培养。该突变体的10个株系在3种诱导培养基、剪叶及不剪叶处理下,发现通用培养基(GM)不适合于籼粳交后代的花药培养。N6和SK3都有较高的出愈率,但N6的平均绿苗发生率比SK3高。由于N6和SK3的愈伤都在同一种分化培养基(MS)上分化,它们绿苗发生率的差异反映了其愈伤质量的差异,这说明N6的愈伤质量更好于SK3。因此,对籼粳交后代的花药培养采用N6诱导的效果好于SK3。无论N6还是SK3剪叶和不剪叶相比,其绿苗发生率都显著降低,说明在花药培养预处理过程不能去掉绿叶,否则会严重影响愈伤的绿苗发生率。
4.抗纹枯病突变体纯系高N、高密度的抗性和产量因子效应分析。以四川水稻高产栽培的N肥用量和栽插密度为最低水平,并接种强致病性纹枯病菌,以考查该突变体抗性的真实性和稳定性。结果表明,在高N肥条件下其抗性要发生变化,不再表现抗而为中间类型。但是,该突变体在施N量增加了一倍多的情况下,其发病病级也只略有上升,倒2叶和剑叶未感病,表现出较稳定的纹枯病抗性。栽插密度对该突变体纹枯病的发病影响相对较小,在栽插密度比高产栽培增加将近一倍的情况下,其发病病级也只略有增加。相关分析表明,水稻纹枯病发病病级与施N量呈极显著相关,其相关系数r=0.8673**。而栽插密度和水稻纹枯病发病间的相关未达到显著水平,其r=0.5489。同一水稻品种对纹枯病的抗性反应主要受N肥施用量的影响。
5.抗纹枯病突变体对不同国际标准菌株的抗性反应。特青是一个公认的含有抗纹枯病主效基因的水稻品种。为了检验抗纹枯病突变体在不同国际标准菌株下的抗性反应,故以特青作为对照品种。在常规栽培条件下,特青的病级为6.04,抗纹枯病突变体的病级为1.89,说明抗纹枯病突变体的抗性极显著好于特青。在不同国际标准菌株的致病力方面,AG1-IA的致病力最强,其病级也最高,达到4.45;其次为AG1-IB,为4.07,再次是AG-3,为3.99,三者之间差异不显著。AG1-IA的致病力和剩余的三个标准菌株之间差异达显著水平。
6.立枯丝核菌的菌丝融合、致病力鉴定和聚类分析。在成都生态条件下,从不同水稻、玉米植株上各分离到来源不同的立枯丝核菌15株和7株。分离菌株与6个国际标准菌株的菌丝融合结果表明,所有菌株均属于AG1-IA群,其中RSCN9和RSCN10菌株又能和国际标准菌株AG1-IC发生不完全融合。采用苗期嵌入法和室内离体叶片接种两种方法进行致病力鉴定,结果表明,各菌株间致病力差异显著。RAPD聚类分析结果显示,在相似系数为0.92处菌株可聚合为5类,聚类分组和寄主来源有一定的相关性,来自相同寄主菌株的亲缘关系较近。不同寄主对立枯丝核菌的遗传分化有一定的影响,和病原菌的致病力差异没有直接的相关性。在相似系数为0.89处可以将除RSCN9外的所有供试菌株与AG-1IA聚集在一起,而国际标准菌株AG1-IB、AG-1IC、AG-3、AG-4和AG-5各为一类,这和菌丝融合实验的结果一致。