CN109089875A - 一种长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法 - Google Patents

一种长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，包括以扬粳4227为亲本1，以谷梅4号为亲本2杂交得F1代种子；F1代遮光处理后与亲本1回交，获得BC1F1代种子；按照此方法类推得BC3F1代种子；种植BC3F1代，选择含稻瘟病抗性基因并与亲本1性状相似的个体自交获得BC3F2代种子；种植BC3F2代，选择产量、品质等性状表现优异的个体；种植BC3F3代，首先选择携带目标稻瘟病抗性基因的株系，进而选择目标稻瘟病抗性基因纯合的单株；种植BC3F4代，选择农艺性状及产量、品质等性状表现优异株系。

Description

一种长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法
技术领域
本发明涉及水稻育种技术领域，尤其涉及一种长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法。
背景技术
粳稻由于口感松软、整精米率高等优良特性一直受到广大消费者的青睐。长江下游是我国第二大粳稻种植区，其种植区域以覆盖江苏全境的中、迟熟粳稻为主体，并辐射有浙江、上海、湖北、安徽的单/双季晚粳区，以及河南、安徽和山东的黄淮海中粳稻稻区，种植规模仅次于东北三省，是我国粳稻商品粮的重要产地。近年来，受低温多雨寡照的适宜气候、麦秸还田引起的病原菌积累、感病品种的大面积推广等因素的影响，长江下游粳稻出现了稻瘟病的爆发危害，并呈扩大流行态势，给生产造成了严重损失。仅2014年江苏水稻稻瘟病发生面积1470万亩，占全省水稻种植面积的44.5％，其中病穗率20％以上的重发面积达54万亩。
利用抗性基因培育抗病品种是防治稻瘟病危害最为经济有效的方法。但水稻中稻瘟病抗性基因数目众多，迄今，至少有100个左右的稻瘟病抗性基因/位点被定位，并有35个稻瘟病抗性基因被克隆(国家水稻数据中心，http://www.ricedata.com)。此外，由于稻瘟病病原菌具有高度变性的特性，含有单一抗性基因的品种往往种植几年后就会丧失抗性。因此，筛选、发掘和利用广谱、持久抗性基因，是培育持久抗性品种的关键。
已有研究表明，当前在长江下游推广应用的粳稻品种，主要利用了Pita、Pib、Pb1、Pik、Pish、Pia等少数抗性基因，而部分籼稻来源的抗性基因，如Pi1、Pi2、Pi9、Pi33、Pigm等尚未得到广泛应用(Wu Y,Xiao N,Yu N,Pan C,Li Y,Zhang X,Liu G,Dai Z,Pan X,LiA.Combination patterns of major Rgenes determine the resistance level to theM.oryzae in rice(Oryza sativa L.),PLoS ONE,2015,10(6):e0126130)。尤其是从籼稻地方品种“谷梅4号”中鉴别的Pigm基因，对苗瘟、穗瘟等表现广谱、持久抗性(Deng Y,ZhaiK,Xie Z,Yang D,Zhu X,Liu J,Wang X,Qin P,Yang Y,Zhang G,Li Q,Zhang J,Wu S,Milazzo J,Mao B,Wang E,Xie H,Tharreau D,He Z.Epigenetic regulation ofantagonistic receptors confers rice blast resistance with yieldbalance.Science,2017,355:1-4)，将其引入长江下游粳稻遗传背景，创制优异种质，对长江下游粳稻品种稻瘟病抗性改良无疑具有重要应用价值。
发明内容
本发明的目的在于提供一种针对长江下游粳稻的广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，创制的新种质具有稻瘟病抗性强、产量和品质性能优异等特点，可有效用于长江下游粳稻稻瘟病抗性改良。
一种长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，包括：
(1)选择品质、产量等表现优异的长江下游粳稻为亲本1，选择抗稻瘟病地方籼稻品种为亲本2，进行杂交，获得F1代种子；
(2)种植F1代，并进行遮光处理，抽穗后与亲本1回交，获得BC1F1代种子；
(3)大群体种植BC1F1代，标记辅助选择携带目标稻瘟病抗性基因并表现抽穗正常、与轮回亲本最为相似的个体与亲本1回交，获得BC2F1代种子；
(4)种植BC2F1代，标记选择携带目标稻瘟病抗性基因并与轮回亲本农艺性状最为相似的个体与亲本1回交，获得BC3F1代种子；
(5)种植BC3F1代，标记选择携带目标稻瘟病抗性基因并与轮回亲本农艺性状最为相似的个体自交获得BC3F2代种子；
(6)大群体混合种植BC3F2代，选择产量、品质等表现优异的个体，获得不同单株的BC3F3代种子。
(7)种植BC3F3代株系，针对每个株系混合取样，标记筛选携有目标稻瘟病抗性基因的株系；进而在携带有目标抗性基因的株系中，针对每个单株进行取样，标记选择目标抗性纯合的单株。
(8)种植BC3F4代株系，进一步筛选产量、品质及其他农艺性状表现优异的株系，即得长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质。
步骤(1)中，以亲本1为母本、以亲本2为父本进行杂交；步骤(2)中，以F1代为母本、以亲本1为父本进行回交；步骤(3)中，以BC1F1代为母本、以亲本1为父本进行回交；步骤(4)中，以BC2F1代为母本、以亲本1为父本进行回交。
作为优选，所述的亲本1为扬粳4227。但亲本1的选择并不限于扬粳4227，品质、产量等表现优异的长江下游粳稻均可作为亲本1。
扬粳4227是江苏里下河地区农业科学研究所培育而成。该品种已向农业部植物新品种保护办公室申请并授权，品种权号：CNA20090109.7，可购于江苏金土地种业有限公司。该品种品质优异，达到国标优质稻谷二级标准；产量潜力大，被农业部认定为超级稻；但对稻瘟病表现感病。
作为优选，所述的亲本2为谷梅4号。
谷梅4号是我国地方籼稻品种，携带稻瘟病抗性基因Pigm，是我国表现广谱、持久稻瘟病抗性的优良种质。详见：Deng Y,Zhai K,Xie Z,Yang D,Zhu X,Liu J,Wang X,QinP,Yang Y,Zhang G,Li Q,Zhang J,Wu S,Milazzo J,Mao B,Wang E,Xie H,Tharreau D,HeZ.Epigenetic regulation of antagonistic receptors confers rice blastresistance with yield balance.Science,2017,355:1-4。
选用扬粳4227与谷梅4号杂交、回交，结合分子标记辅助选择和大群体筛选，培育出产量和品质等性能优异、抗稻瘟病的粳稻新种质。该种质经人工接种和病圃诱发鉴定，对苗瘟、穗瘟等表现良好抗性；单产水平600公斤/亩以上，品质达到国标优质稻谷二级标准。
作为优选，步骤(3)、(4)、(5)、(7)中，辅助选择的分子标记为InDel 587。
InDel 587引物序列及PCR反应的操作方法参见：潘存红等，一种用于检测谷梅4号抗稻瘟病基因Pigm(t)的分子标记InDel 587，专利号：ZL 201310428162.0
作为优选，步骤(2)中，遮光处理，指在移栽一个月后，在早晚用黑布和铁丝围成的罩子将F1代植株罩住，遮挡光线照射，在夏季高温、长日照条件下，保持F1代植株每天接受光照时间7-8小时，遮光处理时间20天。
作为优选，步骤(3)中，大群体种植BC1F1代，指群体规模不小于100株。
作为优选，步骤(6)中，大群体混合种植BC3F2代，指群体规模不小于1000株。
作为优选，步骤(6)中，选择产量、品质表现优异的个体，指株高、生育期、株型、单株产量及稻米的外观品质等与轮回亲本相似的单株，并强调其千粒重不低于26g。
作为优选，步骤(7)中，种植BC3F3株系，为保证选择到目标基因纯合单株，群体规模不小于40株。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
(1)本发明培育的抗稻瘟病粳稻材料，率先将籼稻来源的广谱稻瘟病抗性基因Pigm引入长江下游粳稻背景，实现了籼、粳亚种基因组有利基因的有效交流。
(2)本发明在F1代进行遮光处理，解决了扬粳4227与籼稻谷梅4号杂交，杂种F1在高温、长日照条件下由于生育期显著超亲不能抽穗而不能进行回交的难题。
(3)本发明创制的携带Pigm的粳稻材料，不仅表现良好的稻瘟病，同时株高、生育期等基本农艺性状及产量、品质等性状表现优异，为长江下游粳稻稻瘟病抗性改良提供优良种质资源。
附图说明
图1长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法示意图
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步详细描述。
1、育种材料：
(1)以扬粳4227为母本。扬粳4227是江苏里下河地区农业科学研究所培育而成。该品种已向农业部植物新品种保护办公室申请并授权，品种权号：CNA20090109.7，其种子可购于江苏金土地种业有限公司。该品种品质优异，达到国标优质稻谷二级标准；产量潜力大，被农业部认定为超级稻；但对稻瘟病表现感病。
(2)以谷梅4号为父本。谷梅4号是我国地方籼稻品种，携带稻瘟病抗性基因Pigm，是我国表现广谱、持久稻瘟病抗性的优良种质。详见：Deng Y,Zhai K,Xie Z,Yang D,ZhuX,Liu J,Wang X,Qin P,Yang Y,Zhang G,Li Q,Zhang J,Wu S,Milazzo J,Mao B,Wang E,Xie H,Tharreau D,He Z.Epigenetic regulation of antagonistic receptors confersrice blast resistance with yield balance.Science,2017,355:1-4。
2、广谱、持久抗稻瘟病优异种质的选育过程为：
(1)2008-2009年冬春季，海南藤桥，以长江下游粳稻扬粳4227(亲本1)为母本，与抗稻瘟病地方籼稻品种谷梅4号(亲本2)杂交，获得F1代种子23粒。
(2)2009年夏季，江苏扬州，种植F1植株16株，移栽一个月后用黑布对F1植株遮光处理20天(每天保持光照7-8小时)，抽穗后以扬粳4227(亲本1)为父本回交1次，获得BC1F1种子146粒。
(3)2010年夏季，江苏扬州，种植BC1F1代植株103株，选择能正常抽穗的个体，利用分子标记InDel 587检测是否携带Pigm基因，最终选择抽穗正常、携带目标稻瘟病抗性基因并表现与轮回亲本较为相似的个体4株与扬粳4227(亲本1)回交，获得BC2F1代种子64粒。
(4)2010-2011年冬春季，海南藤桥，种植BC2F1代52株，利用分子标记InDel 587检测是否携带Pigm基因，选择携带目标稻瘟病抗性基因并表现与轮回亲本最为相似的个体7株与扬粳4227(亲本1)回交，获得BC3F1代种子136粒。
(5)2011年夏季，江苏扬州，利用分子标记InDel 587检测是否携带Pigm基因，选择携带目标稻瘟病抗性基因并表现与轮回亲本最为相似的个体7株，自交获得BC3F2代种子。
(6)2011-2012冬春季，海南藤桥，混合种植BC3F2代群体1500株，选择株高、生育期、株型等基本农艺性状与轮回亲本相似的个体308株，按单株收获种子，考查单株产量、千粒重及稻米外观品质等，选择产量与品质与轮回亲本相似、千粒重26g以上的个体27株，获得BC3F3代种子。
(7)2012年冬夏季，江苏扬州，按株系种植BC3F3代，针对每个株系混合取样，利用分子标记InDel 587筛选携有目标稻瘟病抗性Pigm基因的株系；进而在携带有目标抗性基因的株系中，针对每个单株进行取样，标记选择目标抗性纯合的单株。最终选择目标稻瘟病抗性基因纯合、且其他农艺性状及产量、品质等表现与扬粳4227表现基本一致的单株7个。
2012-2013冬春季，海南藤桥，种植BC3F4代株系，进一步对7个株系进行产量、品质及其他农艺性状的筛选，获得表现优异的株系1个，即得长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质GY31-Pigm。
2013年夏季，江苏扬州，对本发明实施获得的种质开展产量品比鉴定，三重复小区种植，每小区面积0.02亩，结果显示其株高、生育期等基本农艺性状及产量、产量构成因子与对照扬粳4227相当(表1)，品质性能优异(表2)。
2013年和2014年夏季，江苏扬州，利用长江下游粳稻区分离的代表性菌株，对本实施获得的种质开展苗瘟和穗瘟的人工接种鉴定，结果显示均表现抗病，显著优于对照扬粳4227(表3)。
2015-2017年，连续三年在江苏赣榆、江苏句容、浙江长兴、安徽黄山等稻瘟病常年重发区，对本实施获得的种质开展稻瘟病的自然接种鉴定，结果显示均表现抗病，显著优于对照扬粳4227(表4)。
以上所述的实施例对本发明的技术方案和有益效果进行了详细说明，应理解的是以上所述仅为本发明的具体实施例，并不用于限制本发明，凡在本发明的原则范围内所做的任何修改、补充和等同替换等，均应包含在本发明的保护范围之内。
表1本实施获得的长江下游抗稻瘟病粳稻种质基本农艺性状及产量构成因子(2013，扬州)
表2本实施获得的长江下游抗稻瘟病粳稻种质的主要品质性状(2013，扬州)
表3本实施获得的长江下游抗稻瘟病粳稻种质稻瘟病人工接种抗性表现
表4本实施获得的长江下游抗稻瘟病粳稻种质稻瘟病自然诱发鉴定抗性表现

Claims (8)

1.一种长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，包括：
(1)选择品质、产量等表现优异的长江下游粳稻为亲本1，选择抗稻瘟病地方籼稻品种为亲本2，进行杂交，获得F1代种子；
(2)种植F1代，并进行遮光处理，抽穗后与亲本1回交，获得BC1F1代种子；
(3)大群体种植BC1F1代，标记辅助选择携带目标稻瘟病抗性基因并表现抽穗正常、与轮回亲本最为相似的个体与亲本1回交，获得BC2F1代种子；
(4)种植BC2F1代，标记选择携带目标稻瘟病抗性基因并与轮回亲本农艺性状最为相似的个体与亲本1回交，获得BC3F1代种子；
(5)种植BC3F1代，标记选择携带目标稻瘟病抗性基因并与轮回亲本农艺性状最为相似的个体自交获得BC3F2代种子；
(6)大群体混合种植BC3F2代，选择产量、品质等表现优异的个体，获得不同单株的BC3F3代种子；
(7)种植BC3F3代株系，针对每个株系混合取样，标记筛选携有目标稻瘟病抗性基因的株系。进而在携带有目标抗性基因的株系中，针对每个单株进行取样，标记选择目标抗性纯合的单株；
(8)种植BC3F4代株系，进一步筛选产量、品质及其他农艺性状表现优异的株系，即得长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质。
2.根据权利要求1所述的长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，所述的亲本1为扬粳4227；亲本2为谷梅4号。
3.根据权利要求1或2所述的长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，步骤(1)中，以亲本1为母本、以亲本2为父本进行杂交；步骤(2)中，以F1代为母本、以亲本1为父本进行回交；步骤(3)中，以BC1F1代为母本、以亲本1为父本进行回交；步骤(4)中，以BC2F1代为母本、以亲本1为父本进行回交。
4.根据权利要求2所述的长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，步骤(3)、(4)、(5)、(7)中，目标稻瘟病抗性基因为Pigm，其检测标记为InDel 587。
5.根据权利要求1或2所述的长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，步骤(2)中，遮光处理，指在移栽一个月后，在早晚用黑布和铁丝围成的罩子将F1代植株罩住，遮挡光线照射，在夏季高温、长日照条件下，保持F1代植株每天接受光照时间7-8小时，遮光处理时间20天。
6.根据权利要求1或2所述的长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，步骤(3)中，大群体种植BC1F1代的群体规模不小于100株。
7.根据权利要求1或2所述的长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，步骤(6)中，大群体混合种植BC3F2代的群体规模不小于1000株。
8.根据权利要求1或2所述的长江下游粳稻广谱、持久抗稻瘟病优异种质的创制方法，其特征在于，步骤(7)中，首先混合取样，标记选择携带有目标稻瘟病抗性基因Pigm的株系，其次选择目标稻瘟病抗性基因Pigm纯合的单株。
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