CN105961185B - 一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法 - Google Patents

一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法 Download PDF

Info

Publication number
CN105961185B
CN105961185B CN201610305997.0A CN201610305997A CN105961185B CN 105961185 B CN105961185 B CN 105961185B CN 201610305997 A CN201610305997 A CN 201610305997A CN 105961185 B CN105961185 B CN 105961185B
Authority
CN
China
Prior art keywords
rice
blast
gene
breeding
piz
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201610305997.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN105961185A (zh
Inventor
林添资
龚红兵
景德道
孙立亭
余波
钱华飞
曾生元
李闯
姚维成
盛生兰
周义文
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Zhenjiang Institute of Agricultural Sciences Jiangsu Hilly Area
Original Assignee
Zhenjiang Institute of Agricultural Sciences Jiangsu Hilly Area
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Zhenjiang Institute of Agricultural Sciences Jiangsu Hilly Area filed Critical Zhenjiang Institute of Agricultural Sciences Jiangsu Hilly Area
Priority to CN201610305997.0A priority Critical patent/CN105961185B/zh
Publication of CN105961185A publication Critical patent/CN105961185A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN105961185B publication Critical patent/CN105961185B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A01—AGRICULTURE; FORESTRY; ANIMAL HUSBANDRY; HUNTING; TRAPPING; FISHING
    • A01H—NEW PLANTS OR NON-TRANSGENIC PROCESSES FOR OBTAINING THEM; PLANT REPRODUCTION BY TISSUE CULTURE TECHNIQUES
    • A01H1/00—Processes for modifying genotypes ; Plants characterised by associated natural traits
    • A01H1/02—Methods or apparatus for hybridisation; Artificial pollination ; Fertility
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6876—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes
    • C12Q1/6888—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms
    • C12Q1/6895—Nucleic acid products used in the analysis of nucleic acids, e.g. primers or probes for detection or identification of organisms for plants, fungi or algae
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q2600/00—Oligonucleotides characterized by their use
    • C12Q2600/13—Plant traits

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Botany (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Developmental Biology & Embryology (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Environmental Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mycology (AREA)
  • Breeding Of Plants And Reproduction By Means Of Culturing (AREA)

Abstract

本发明公开了一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法，包括：亲本选择：对水稻材料进行稻瘟病抗性基因的鉴定，根据以下原则组配优势组合：亲本中至少有一个含有累计推广面积在500万亩以上的主推品种的亲缘；符合抗稻瘟病多基因聚合模式“Pita+Pb1+Piz‑t”，抗性基因互补；根据双亲系谱和形态差异，适度拓宽双亲遗传距离，使F1产量超亲优势在8％‑15％，F1的株高和播始历期超中亲优势均小于3％；根据育种目标，进行聚合育种，获得穗瘟病抗性水稻品种；育种目标至少包括聚合“Pita+Pb1+Piz‑t”和抗穗颈瘟。利用本发明方法选育的品系在产量和抗性得到较好的协调，尤其穗瘟的抗谱及持久抗性水平得到了显著提高。

Description

一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法
技术领域
本发明涉及育种，尤其涉及一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法。
背景技术
水稻是世界上最重要的粮食作物之一，约有一半以上的人口以稻米为主食。由稻瘟病菌(Magnapothe oryzae)引起的稻瘟病是对水稻生产危害最严重的病害之一，每年都造成严重的粮食损失。抗病品种的选育和推广是防治稻瘟病最环保、最经济和最有效的办法。传统的抗稻瘟病育种依赖于抗性表型鉴定，易受到环境条件和人为误差的影响，抗性基因不明确，成功培育中抗稻瘟病概率低。随着分子标记技术的应用，抗病基因多基因聚合越来越成为现实。
稻瘟病分为叶瘟和穗瘟，穗瘟危害最为严重，直接影响水稻穗数、粒重及品质。到目前为止，国内外利用分子标记技术已鉴定和定位80多个水稻稻瘟病抗性基因，克隆了叶瘟抗性基因：Pia,Pib,Pid2,Pik,Pik-h/Pi54,Pik-m,Pik-p,Pish,Pit,Pita,Piz-t,Pi1,Pi2,Pi5,Pi9,pi21,Pi36,Pi37,Pi56,Pi63,PiCO39等22个，2个穗瘟抗性基因:Pi25/Pid3和Pb1基因，并开发了针对Pita、Pib、Pik、Pikm、Pikp、Pi1、Pit、Pi5和Pi25等基因的功能特异性标记(Lei et al.2013；Ma et al.2013；国家水稻数据中心：http://www.ricedata.cn/gene/)，并在育种中应用，尤其是Pita、Pib和Pita+Pib基因组合在江苏抗稻瘟病育种改良中加以利用。据对2015年江苏省227预试材料基因型与综合病指分析，76份含抗病基因Pita+Pib品系达到中抗稻瘟病(综合病指低于4.0)的成功概率仅为22.37％。
江苏省抗稻瘟病品种比例低，大面积种植感病品种易导致稻瘟病菌群相对专一的强致病力生理小种的出现，种群变化会影响主栽品种的抗病性。随着稻草全量(半量)还田技术的推广，稻田微生态环境中病原菌基数加大，增加了该病害暴发的频率；2014、2015年江苏全省稻瘟病发生面积均达1400万亩以上(江苏水稻种植面积为3400万亩)。抗稻瘟病品种的推广应用，促进维持田间稻瘟病菌生理小种种群结构的稳定，预防强致病力优势小种的积累，降低稻瘟病暴发的机率和强度。从生物多样性的角度出发，有必要引进新基因源到育种计划来实现新形势下水稻生产的可持续发展。
另据有关文献研究表明：强抗性与高产存在一定的矛盾。抗病机制的运行，是要消耗一定的能量(ATP)，即高抗(多抗)品种往往与其产量有一定负相关。此外，不同基因聚合，存在着基因互作，有正向效应和负向效应。抗病基因的多基因聚合是抗稻瘟病病育种成败的关键。
发明内容
发明目的：针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法，利用本发明方法选育的品系在产量和抗性得到较好的协调，对穗瘟的抗谱及持久抗性水平得到了显著提高。
技术方案：一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法，包括：
(1)亲本选择：对水稻材料进行稻瘟病抗性基因的鉴定，在水稻材料中根据以下配组原则组配优势组合：
亲本中至少有一个含有累计推广面积在500万亩以上的主推品种的亲缘；
符合抗稻瘟病多基因聚合模式“Pita+Pb1+Piz-t”，抗性基因互补；
根据双亲系谱和形态差异，适度拓宽双亲遗传距离，使F1产量超亲优势在8％-15％，F1的株高和播始历期超中亲优势均小于3％；
(2)根据育种目标，对亲本材料进行聚合育种，获得穗瘟病抗性水稻品种；所述的育种目标至少包括聚合“Pita+Pb1+Piz-t”和抗穗颈瘟。
本发明通过对不同遗传背景的育种材料进行抗稻瘟基因型分析，在丰富遗传背景的基础上适度拓宽双亲遗传距离增强非F1杂种优势，并可进一步借助抗病基因功能标记辅助选择(MAS)和设施病圃(或病区)鉴定，选育高产持久抗穗瘟水稻品种。利用本发明方法选育的品系在产量和抗性得到较好的协调，对穗瘟的抗谱及持久抗性水平却得到了显著提高。
步骤(1)中，符合抗稻瘟病多基因聚合模式“Piz-t+Pita+Pb1”，抗性基因互补，即父本和母本杂交后的配子含有Piz-t、Pita和Pb1基因。
作为其中一种实施方式，亲本材料包括镇稻88号、镇8130-6号和武运粳21号。上述亲本材料具有丰富的遗传背景，可选育出高产、持久穗瘟抗性水稻镇稻WB01。但是并不局限于本发明所列举的材料，采用其他的水稻材料按照本申请的方法也可实施。
步骤(1)中，稻瘟病抗性基因采用功能标记鉴定；步骤(2)中，聚合育种中采用功能标记辅助选择含稻瘟病抗性基因的水稻植株。分子标记操作简单，准确易行，显著提高育种效率。
Piz-t、Pita的分子标记可采用文献中所报道的，Pb1的分子标记为包含Pb1基因编码区上游926bp～1085bp的DNA片段。
所述Pb1的分子标记如SEQ ID NO.3所示，或为包含SEQ ID NO.3所示序列的DNA片段。SEQ ID NO：3为本发明引物扩增出的159bp片段，扩增区域为Pb1基因编码区上游926bp～1085bp。
所述Pb1的分子标记正向引物的碱基序列如SEQ ID NO.1所示，反向引物的碱基序列如SEQ ID NO.2所示。
所述Pb1的分子标记的检测方法，包括：
(1)根据所述的稻瘟病抗性基因Pb1功能特异性分子标记的核苷酸序列设计引物；
(2)以被检测水稻的基因组DNA作为模板进行PCR扩增；
(3)判断PCR扩增产物中是否存在所述的分子标记。
一种实施方式，所述Pb1的分子标记的引物包括：
正向引物：ATCAACGCTACCTTCCC；
反向引物：GTGCCATCACAATTTCTTC。
采用上述引物时，PCR扩增的体系为：1.5μl基因组DNA，0.5μl 2mM上游引物，0.5μl2mM下游引物，1.2μl 10×Taq Buffer，0.3μl 1mM dNTP，0.1μl 1000U Taq DNA聚合酶，ddH2O补足至10μl。PCR扩增的程序为：95℃预变性5min；94℃变性30s，55℃退火30s，72℃延伸40s，运行33个循环；最后72℃10min。
F1超亲优势是指杂种(F1)的某一性状平均值减去高值亲本(HP)同一性状平均值所得的差除以高值亲本(HP)，F1超中亲优势是指杂种(F1)的某一性状平均值减去双亲(MP)同一性状平均值所得的差除以双亲均值亲本(MP)，均以百分比表示以百分比表示；本申请中，F1产量超亲优势在8％-15％，进一步为9-11％，常规稻选育主要利用加性效应，增幅过大，往往是显性效应和上位性效应(常规稻选育难以利用的效应)；同时，F1的株高和播始历期(播种期至始穗期相隔天数)超中亲优势均小于3％。
步骤(2)为：根据育种目标，采用杂交和自交的方法，筛选出含纯合“Piz-t+Pita+Pb1”、农艺性状优良的株系；对稳定株系进行田间穗瘟病抗性评价和综合农艺性状评价，筛选出聚合“Piz-t+Pita+Pb1”且农艺性状优良的水稻株系；所述的育种目标至少包括聚合“Piz-t+Pita+Pb1”和抗穗颈瘟。
田间穗瘟病抗性评价包括：通过在高氮肥高湿度(每亩施用纯氮22Kg、RH>80％)设有诱发品种的设施病圃，采用稻瘟病不同生理小种的混合液于孕穗期(具体可以为抽穗前3-4天)的人工接种鉴定，混合液中，品种目标区域的优势小种和次优势小种占总比例在70～80％；或/和不同生态区稻瘟病重发区的自然诱发鉴定。
综合农艺性状评价包括：根据高产、优质、抗倒等育种目标，当选综合农艺性状突出的个体。
与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
1.抗性基因Pita+Piz-t，较好地应对生理小种复杂且变异程度高。申请人对2013年、2015年江苏省预试品种的抗性基因对江苏不同生理小种的抗性等级相关性分析表明：Piz-t对优势种群ZG的抗性等级呈显著负相关(抗)；Pita与江苏次优势种群ZB和ZC的抗性等级呈显著负相关(抗)。含抗病基因Pita+Piz-t的品系对江苏优势(次优势)种群的抗性水平较高。
2.抗性基因Pb1抽穗期阶段性高表达，高效地强化抗性水平。在植物病害系统中，病原菌往往通过产生效应子克服寄主植物防卫反应，而植物进化(生产)出相应的识别受体R蛋白，来识别和防御这些效应子而启动特异性的防卫反应(垂直抗性)。所以，抗病机制的运行，是要消耗一定的能量(ATP)，即高抗(多抗)品种往往与其产量有一定负相关。抗病基因Pb1非组成型表达，仅在穗期以后(产量形成最关键时期)增强表达，是一个“节能型”抗性基因，有利于高产与抗性的结合。此外，Pb1基因来源于抗源Modan，在日本已成功应用了30多年，未出现抗性退化，是持久抗穗瘟基因。育种实践证明：2014年、2015年在苏、皖稻区稻瘟病暴发，镇稻系列品种对稻瘟病的田间抗性好，与其含有Pb1抗性基因有直接的关系。
3.丰富的遗传背景，是实现高产高抗的遗传基础。亲本中至少有一个亲本具有推广面积在500万亩以上的主推品种的亲缘，其基因组可能存在着主要病害的复杂防卫机制的遗传背景，延长抗性基因的使用年限；在此基础适度拓宽双亲的遗传距离，增强杂种优势，保障抗性能量(ATP)消耗，实现高产与高抗有机结合。
4.关于Pb1分子标记。现有技术中，日本研究者已经开发了与Pb1连锁的RFLP标记。但存在三个不足：①实验操作繁琐，检测效率低。由于RFLP标记需要用限制性内切酶酶切DNA、凝胶电泳分开DNA片段、转移滤膜及用放射性标记的探针杂交显示特定的DNA片段等步骤，实验操作繁琐，检测周期长，成本高昂，不适于大规模的分子育种。②选择有误差，准确率不高。由于此标记位于抗性基因Pb1的侧翼，与目标基因存在着一定的物理距离，在减数分裂过程中选择标记与目标基因可能发生交换，容易出现错选的情况，选择准确率不高。③连锁标记应用有局限性。连锁标记可能受到遗传背景的限制，在不同的群体中选择，需对亲本的多态性进行检测；限制了标记在非多态群体的使用。在随后利用抗性基因Pb1的研究，也有报道SSR标记RM26998作为连锁标记，虽实验操作简便，但选择效率不高和应用局限性仍未得到解决。
本发明分子标记是功能标记，可特异性检测Pb1基因。因Pb1基因位于一个以60-kb为单位的串联重复序列中，Pb1与抗病基因P5紧密连锁，且Pb1基因与P5基因编码的蛋白只有一个谷氨酸的差异，而Pb1发挥功能取决于基因编码区上游1-2056bp序列，申请人发现P5和Pb1均含1-1016bp序列，而Nip(感病品种日本晴，不含Pb1)无；Pb1和Nip含1017-2056bp序列，而P5无，因此在Nip和P5序列的边界处设计引物，可特异扩增Pb1片段，检测的准确性高。本发明设计的引物特异性好，采用该引物扩增出的SEQ ID NO：3所示分子标记片段大小为159bp，可直接用8％聚丙烯酰胺凝胶电泳检测目标条带，成本低，操作简便，适合于大规模的分子育种。
5、借助抗稻瘟病基因功能标记实现抗病基因多基因聚合，提高抗稻瘟病育种效率。
附图说明
图1为Pb1与P5基因编码区上游1-1016bp序列比对(框代表后引物位置)；
图2为Pb1基因编码区上游1017-2056bp与对应的Nip基因组序列比对(框代表前引物位置)；
图3为镇稻88系谱图；
图4为镇稻11号、15号、18号系谱图；
图5为江苏省审定品种中Pb1基因检测电泳图；
图6为镇稻WB01系谱图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐明本发明。
实施例1 抗穗瘟基因Pb1的功能标记的开发
一、引物设计
Pb1基因：genebank登录号为AB570371.1；P5基因：genebank登录号AB570370.1。
Pb1位于一个以60kb为单位的串联重复序列中，且Pb1位于第二个重复序列中，与第一个重复序列中的P5相对应。P5编码的蛋白只比Pb1多了一个谷氨酸，Pb1与P5都具有穗瘟抗性，但Pb1抗穗瘟能力显著高于P5，两个基因抗穗瘟的差异并不是这个谷氨酸的差异造成的，而是Pb1的基因表达水平明显高于P5。通过比对Pb1与P5基因编码区上游启动子区发现，基因编码区上游1016bp的启动子序列完全匹配(图1)，而感病品种(以Nip即日本晴为例)不含这段序列；基因编码区上游1017bp-2056bp处，Pb1与Nip序列大部分匹配(图2)，而P5不含这段序列。1-1016bp和1017-2056bp序列同时存在，Pb1才能发挥功能。因此，我们将前引物SEQ ID NO：1设计在1017-2056bp之间，后引物SEQ ID NO：2设计在1-1016bp之间，能够特异检测Pb1基因。
正向引物(即前引物)：ATCAACGCTACCTTCCC
反向引物(即后引物)：GTGCCATCACAATTTCTTC
二、Pb1检测的实验流程
对江苏省审定品种中镇稻88、镇稻11号、武育粳23、镇稻15号、宁9108、镇稻19号、镇稻18号、镇稻14号进行检测。
步骤一、DNA提取(SDS法)：
1、将2cm长的叶片剪碎置2ml的离心管中，加上钢珠，然后放入装液氮的保温瓶中速冻，快速捞取放在48孔模具上，盖好盖子置于磨样机上震动30s，取下离心管，倒出钢珠。
2、在含有液氮磨碎的叶片的2ml离心管中，加入SDS(0.1M Tris-Hcl,PH 8.0；0.025M EDTA,PH 8.0；29.25g/l Nacl；12g/l SDS)600μl，放置65℃水浴锅中，30min。
3、加入150μl KAc(PH 4.8)，放置-20℃冰箱，30min。
4、加入与SDS等体积的氯仿：异戊醇(体积比为24：1)溶液，放置振荡器充分摇匀，20min。
5、离心，12000rpm，4min，转移200μl上清液置1.5ml离心管中。
6、在上清液中加入2倍体积-20℃预冷的无水乙醇，置于-20℃冰箱，20min。
7、离心，12000rpm，4min，弃上清，风干，加入200μl ddH2O溶解，此为DNA母液。
8、将母液稀释10倍即为DNA工作液。
9、取1.5μl用于PCR扩增反应。
步骤二、PCR扩增：
PCR扩增反应在PCR扩增仪上进行。
1、反应体系如下：
总体积：10μl。DNA 1.5μl；2mM SEQ ID NO：1上游引物0.5μl；2mM SEQ ID NO：2下游引物0.5μl；10×Taq Buffer(GENERAY，捷瑞公司)1.2μl，1mM dNTP 0.3μl，1000U TaqDNA聚合酶(GENERAY)0.1μl，加ddH2O补足至10μl。
2、PCR的扩增程序如下：
步骤三、PCR产物检测：
用8％聚丙烯酰胺凝胶电泳进行检测，取扩增好的PCR产物2μl，以DNAMarker(100bp-ⅠDNA ladder)作为分子量对照，在240V恒压下电泳1小时。银染显示DNA条带，通过比对DNA Marker找到目标条带，根据片段大小判断抗感基因：用引物对SEQ ID NO：1和SEQID NO：2检测，159bp为含Pb1，不含Pb1则扩增不出条带。
结果如图5，样品顺序(从左到右)为：镇稻88、镇稻11号、武育粳23、镇稻15号、宁9108、镇稻19号、镇稻18号、镇稻14号，M代表Marker。在这8个水稻品种中，镇稻88、镇稻11号、镇稻15号和镇稻18号检测到Pb1基因，其余水稻品种未检测到Pb1基因。
三、江苏省审定品种Pb1基因检测
Pb1基因来自籼稻品种Modan，而镇稻88由Modan衍生而来(图3)，镇稻88田间穗瘟抗性好，通过Pb1基因的功能标记检测发现其含有Pb1。而镇稻11号、15号、18号皆由镇稻88衍生而来(图4)，这三个品种也检测到了Pb1基因，与其田间抗穗瘟表型相一致。
实施例2 Pita、Piz-t功能标记及引物
Pita、Piz-t功能标记及引物均采用现有技术中已经公开的分子标记及引物序列(表1)。利用Pita引物检测到1042bp片段，同时Npita引物扩增不出目的片段，这样的材料含有Pita基因；利用Piz-t的功能标记引物对两种不同类型材料扩增时，含有一条160bp的目标条带只有A碱基类型(含Piz-t基因)，含有一条221bp的目标条带只有G碱基类型(不含Piz-t基因)，331bp的目标条带是A碱基类型(含Piz-t基因)和G碱基类型(不含Piz-t基因)共有条带。
抗病基因Pita检测的实验流程按照参考文献[1]，略作修改：①在扩增程序中，72℃延伸用的是1min；②电泳是用4％的聚丙烯酰胺凝胶。
抗病基因Piz-t检测的实验流程按照参考文献[2]，电泳是用8％的聚丙烯酰胺凝胶。
表1 引用的功能标记引物及其扩增片段
参考文献：
[1].范方军，王芳权，刘永峰，等.Pi-b、Pi-ta、Pikm和Pi54对水稻穗颈瘟的抗性评价[J].华北农学报，2014，29(3):221-226。
[2].蔡海亚，周雷，闸雯俊，等.水稻抗稻瘟病基因Piz-t特异性分子标记开发及应用[J]，分子植物育种，2015，13(7)：1457-1461。
实施例3 抗性基因多基因聚合模式“Pita+Pb1+Piz-t”抗性评价。
采用实施例1的分子标记，对2015年江苏省227份预试材料进行对抗病基因Pita、Pb1和Piz-t进行基因型分析。结果表明：15份品系(含Pita+Pb1+Piz-t)，有7份材料综合病指低于4.0(中抗以上)，中抗稻瘟病组合概率46.47％；51份品系(不含Pita+Pb1+Piz-t)，仅有7份材料综合病指低于4.0(中抗以上)，中抗稻瘟病组合概率13.73％；中抗稻瘟病成功概率提高了32.74个百分点。
表2 聚合模式“Pita+Pb1+Piz-t”的不同类群的稻瘟病相关指数均值的比较
备注：中抗以上是指综合病指低于4.0，效应值＝类群I的均值减去-类群II均值，类群I含抗病基因“Pita+Pb1+Piz-t”，类群II不含抗病基因“Pita+Pb1+Piz-t”。
实施例4 镇稻WB01的选育
以江苏丰源种业公司和江苏丘陵地区镇江农业科学研究所合作培育的迟熟中粳新品系镇稻WB01为实施例：
亲本的选择：采用实施例1的分子标记对现有的一些水稻材料进行检测，确定水稻稻瘟病抗性基因类型，最终选择携带抗性基因Pb1的镇稻88号以及携带抗性基因Piz-t的育种中间材料镇8130-6(亲本镇稻540/运9707；由江苏丘陵地区镇江农业科学研究所种质资源中心提供)、含抗病基因Pita的武运粳21号作为育种材料。
1.选育经过：
1)、2008年正季，以镇稻88号(含抗病基因Pb1)为母本，以镇8130-6(含抗病基因Piz-t)做父本，得F0种子34粒；
2)、2008年冬在海南种植F1 20株，去杂后混收；
3)、2009年正季种植(5月15日播种)F2代576株，根据丰产性(单株产量在>35克)、熟期(抽穗期在8月22日至8月28日)、外观品质(垩白率<25％)性状进行初筛，利用抗稻瘟病基因Pb1、Piz-t的功能标记检测，当选含Pb1+Piz-t迟熟中粳5株；
4)、2010年正季种植F3代5个株系，选1系抗性基因Pb1+Piz-t基因型纯合的单株，与武运粳21号(含抗病基因Pita)杂交，得CF0种子64粒；
5)、2010年冬在海南种植CF1代20株，去杂后混收；
6)、2011年正季在句容种植(5月15日播种)CF2代1208个株系，根据步骤3)当选20株含Pita+Pb1+Piz-t迟熟中粳15株；
7)、2011年冬在海南分株系种植CF3代，混收。
8)、2012年正季在句容分株系种植CF4代，当选5个丰产株系，共选择含Pita+Pb1+Piz-t迟熟中粳18株；
9)、2012年冬在海南分株系种植CF5代，混收；
10)、2013年正季在句容种植CF6代18个株系，进行穗颈瘟人工和产量鉴定试验，选留1个表现为抗穗颈瘟、抗倒伏、优质高产株系。人工接种穗颈瘟人工接种是在高氮肥(每亩施用纯氮22Kg)、高湿度水平(RH>80％)下，于孕穗期(具体为抽穗期3-4天)用注射器注射1mL孢子悬浮液；孢子悬浮液在已配成10×10倍显微镜下每视野30-40个孢子的生理小种，按生理小种体积比(ZG1:ZB27:ZC15:ZD7:ZE3:ZF1＝35:20:20:9:8:8)混合而成。
11)、2014年正季在句容进行品比试验，表现优质高产、尤抗穗颈瘟，暂定名镇稻WB01(含抗性基因Pita+Pb1+Piz-t)。
2.特征特性
对镇稻WB01的综合性状鉴定，鉴定方法为本领域通用方法。
1)稻瘟病抗性突出，综合抗性好。
镇稻WB01于2015年在本所、浙江、安徽高氮肥自然诱发鉴定圃中，穗瘟发生轻，明显好于生产上同类型主推品种(如武运粳24号、宁9108等)。此外，对白叶枯病、稻曲病、纹枯病和条纹叶枯病均具有较好的抗性。
2)穗粒结构协调，产量潜力大。
镇稻WB01在2015年本所鉴定试验中，平均产量折合亩产753.2kg，较对照(武运粳24号)增产4.68％。每亩有效穗20.8万，每穗总粒数153.8粒，结实率97.26％，千粒重29.75克；亩颖花量大，产量潜力大，稳产性好。
3)综合农艺性状突出。
镇稻WB01全生育期149天，比对照短(武运粳24号)3天，株高适中(94.0cm左右)，比对照矮1.9cm，株型紧凑，倒性强。稻米品质国标2级。
3.优异特性的成因分析。
1)镇稻WB01具有丰富的遗传背景。融合了大面积500万亩以上主推品种镇稻88、武运粳21号及香粳9325的遗传背景，具有日本亲缘、太湖流域亲缘、杭嘉湖亲缘、东北稻亲缘和籼稻亲缘，具有丰富的遗传背景(图6)，为聚合高产稳产高抗稻瘟病奠定了丰富的遗传基础。F1产量超亲优势为10.5％，F1的株高和播始历期超中亲优势分别为1.8和1.1％。
2)“Pita+Pb1+Piz-t”多基因聚合，实现不同抗病防御机制的有机结合。Pita和Piz-t是完全抗性基因，对江苏优势种群ZG(次优势种群ZB和ZC)的抗性水平较高，产生基因的加性效应，拓宽了抗谱；部分抗性基因Pb1自孕穗期起表达量逐步升高，在水稻抗性脆弱时期(抽穗期)和产量形成的关键时期(灌浆期)，抗性阶段性加强，大大降低了稻瘟病菌的侵染。此外，Pb1基因来源于抗源Modan，在日本成功应用了30多年，未出现抗性退化，是个持久抗病基因。
3)“节能型”抗性基因Pb1的利用，有利于高产与抗性的结合。抗病机制的运行，是要消耗一定的能量(ATP)，即高抗(多抗)品种往往与其产量有一定负相关。Pb1基因仅在抽穗灌浆阶段表达量提高，在其它苗期和分蘖期不表达，减少能量消耗，有利于高产与抗性的结合。

Claims (7)

1.一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法，其特征在于，包括：
(1)亲本选择：对水稻材料进行稻瘟病抗性基因的鉴定，在水稻材料中根据以下配组原则组配优势组合：
亲本中至少有一个含有累计推广面积在500万亩以上的主推品种的亲缘；
符合抗稻瘟病多基因聚合模式“Pita+Pb1+Piz-t”，抗性基因互补；
根据双亲系谱和形态差异，适度拓宽双亲遗传距离，使F1产量超亲优势在8％-15％，F1的株高和播始历期超中亲优势均小于3％；
(2)根据育种目标，采用杂交和自交的方法，筛选出含纯合“Pita+Pb1+Piz-t”、农艺性状优良的株系；对稳定株系进行田间穗瘟病抗性评价和综合农艺性状评价，筛选出聚合“Pita+Pb1+Piz-t”且农艺性状优良的水稻株系；所述的育种目标至少包括聚合“Pita+Pb1+Piz-t”和抗穗瘟病。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)中，稻瘟病抗性基因采用分子标记鉴定；步骤(2)中，聚合育种中采用分子标记辅助选择含稻瘟病抗性基因的水稻植株。
3.根据权利要求2所述的育种方法，其特征在于，Pb1的分子标记为包含Pb1基因编码区上游926bp～1085bp的DNA片段。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，Pb1的分子标记如SEQ ID NO.3所示，或为包含SEQ ID NO.3所示序列的DNA片段。
5.根据权利要求4所述的育种方法，其特征在于，Pb1的分子标记引物包括：
正向引物：ATCAACGCTACCTTCCC；
反向引物：GTGCCATCACAATTTCTTC。
6.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，亲本包括：镇稻88号、镇8130-6号和武运粳21号。
7.根据权利要求1所述的育种方法，其特征在于，田间穗瘟病抗性评价包括：建立设施病圃，采用稻瘟病不同生理小种的混合液于孕穗期进行人工接种鉴定，混合液中，品种目标区域的优势小种和次优势小种占比为70～80％；或/和不同生态区稻瘟病重发区的自然诱发鉴定。
CN201610305997.0A 2016-05-10 2016-05-10 一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法 Active CN105961185B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610305997.0A CN105961185B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201610305997.0A CN105961185B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN105961185A CN105961185A (zh) 2016-09-28
CN105961185B true CN105961185B (zh) 2019-01-11

Family

ID=56991503

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201610305997.0A Active CN105961185B (zh) 2016-05-10 2016-05-10 一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN105961185B (zh)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107593427B (zh) * 2017-09-28 2020-02-21 江苏丘陵地区镇江农业科学研究所 一种具有高抗、稳抗稻瘟病性能的水稻的选育方法
CN113981121B (zh) * 2021-09-03 2023-01-17 华南农业大学 一套具有包容性且精确鉴别并挖掘稻瘟病Pi63抗病等位基因家族的技术体系
CN114041419B (zh) * 2021-12-15 2023-02-28 黑龙江省农业科学院生物技术研究所 一种抗稻曲病优质水稻新品种选育方法
CN115491430B (zh) * 2022-11-02 2023-09-08 江苏省农业科学院 稻瘟病多重抗病基因组合及其应用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002034927A2 (en) * 2000-10-20 2002-05-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Plant genes that confer resistance to strains of magnaporthe grisea having avr1 co39 cultivar specificity gene
CN102633870A (zh) * 2011-02-14 2012-08-15 中国科学院上海生命科学研究院 水稻广谱抗稻瘟病基因的克隆及分子标记
CN102771383A (zh) * 2012-08-13 2012-11-14 江苏丰源种业有限公司 一种优质、多抗、高产两系杂交水稻的育种和制种方法
CN104542250A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 天津天隆农业科技有限公司 分子标记辅助选择多基因高抗稻瘟病材料的育种方法
CN104969855A (zh) * 2015-07-30 2015-10-14 江苏里下河地区农业科学研究所 一种培育广谱、持久穗瘟抗性水稻育种材料的方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4775945B2 (ja) * 2005-08-26 2011-09-21 独立行政法人農業生物資源研究所 Ｐｂ１遺伝子と連鎖する分子マーカーを指標にイネの穂いもち抵抗性を識別する方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002034927A2 (en) * 2000-10-20 2002-05-02 Wisconsin Alumni Research Foundation Plant genes that confer resistance to strains of magnaporthe grisea having avr1 co39 cultivar specificity gene
CN102633870A (zh) * 2011-02-14 2012-08-15 中国科学院上海生命科学研究院 水稻广谱抗稻瘟病基因的克隆及分子标记
CN102771383A (zh) * 2012-08-13 2012-11-14 江苏丰源种业有限公司 一种优质、多抗、高产两系杂交水稻的育种和制种方法
CN104542250A (zh) * 2014-12-30 2015-04-29 天津天隆农业科技有限公司 分子标记辅助选择多基因高抗稻瘟病材料的育种方法
CN104969855A (zh) * 2015-07-30 2015-10-14 江苏里下河地区农业科学研究所 一种培育广谱、持久穗瘟抗性水稻育种材料的方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
Durable panicle blast-resistance gene Pb1 encodes an atypical CC-NBS-LRR protein and was generated by acquiring a promoter through local genome duplication;Nagao Hayashi等;《The Plant Journal》;20101231;第64卷;第498–510页
稻瘟病抗性基因在自然病圃的评价及基因定位研究;刘佳;《中国优秀硕士学位论文全文数据库 农业科技辑》;20160215(第2期);D046-109

Also Published As

Publication number Publication date
CN105961185A (zh) 2016-09-28

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105830912B (zh) 一种高产、持久穗瘟抗性水稻的育种方法
US10316330B2 (en) Corn event MON 87411
Dida et al. Finger millet
Tripathi et al. Genome editing for sustainable agriculture in Africa
CN104830847B (zh) 用于检测玉米植物dbn9936的核酸序列及其检测方法
CN104878091B (zh) 用于检测玉米植物dbn9978的核酸序列及其检测方法
Prasanna et al. Marker assisted selection of Ty-2 and Ty-3 carrying tomato lines and their implications in breeding tomato leaf curl disease resistant hybrids
CN105961185B (zh) 一种培育抗稻瘟病的水稻品种的方法
Devi et al. Marker assisted selection (MAS) towards generating stress tolerant crop plants
CN104878092B (zh) 用于检测玉米植物dbn9953的核酸序列及其检测方法
CN110305980B (zh) 一种抗根肿病高油酸油菜的选育方法及其应用
Ali et al. Introgression of striga resistance into popular Sudanese sorghum varieties using marker assisted selection
Oo et al. Analysis of the genetic diversity and population structure of amaranth accessions from South America using 14 SSR markers
CN106062192A (zh) 玉米细胞质雄性不育(cms)s型恢复基因rf3
CN111073991B (zh) 一种抗稻瘟病基因Pi67(t)，及与其紧密连锁的共显性分子标记和应用
CN103820469A (zh) 玉米纹枯病抗病相关基因grmzm2g169240及其应用
Jayawardana et al. Evaluation of DNA markers linked to blast resistant genes, Pikh, Pit (p), and Pita, for parental selection in Sri Lankan rice breeding
CN110483628A (zh) 促进植物根系与共生菌共生的蛋白、分离的核酸分子及其应用培育方法
CN104762298A (zh) 一种水稻苗期耐盐基因qST11及其分子标记方法
Abaza et al. The efficiency of SCoT, ISSR, and SRAP markers for detecting genetic polymorphism among Egyptian barley genotypes
Jangra et al. Promising versions of a commercial pearl millet hybrid for terminal drought tolerance identified through MAS
CN104846084B (zh) 用于检测玉米植物dbn9927的核酸序列及其检测方法
CN104762299B (zh) 一种水稻苗期耐盐基因qST2及其分子标记方法
CN103820470A (zh) 玉米纹枯病抗病相关基因grmzm2g174449及其应用
CN103030685A (zh) 一个水稻基因在培育温敏不育系中的应用

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant