利用分子标记辅助选择聚合水稻 Pi-ta、 Pi-b和 Wx-mq基因

引用本文

姚姝, 陈涛, 张亚东, 朱镇, 赵庆勇, 周丽慧, 赵凌, 赵春芳, 王才林. 利用分子标记辅助选择聚合水稻 Pi-ta、 Pi-b和 Wx-mq基因 .作物学报, 2017, 43(11):1622-1631
YAO Shu, CHEN Tao, ZHANG Ya-Dong, ZHU Zhen, ZHAO Qing-Yong, ZHOU Li-Hui, ZHAO Ling, ZHAO Chun-Fang, WANG Cai-Lin. Pyramiding Pi-ta, Pi-b, and Wx-mqGenes by Marker-assisted Selection in Rice ( Oryza sativaL.) . Acta Agronomica Sinica, 2017, 43(11):1622-1631 复制到剪切板

Doi:10.3724/SP.J.1006.2017.01622
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作物学报编辑部

利用分子标记辅助选择聚合水稻 Pi-ta、 Pi-b和 Wx-mq基因

姚姝, 陈涛, 张亚东, 朱镇, 赵庆勇, 周丽慧, 赵凌, 赵春芳, 王才林^*

江苏省农业科学院粮食作物研究所 / 江苏省优质水稻工程技术研究中心 / 国家水稻改良中心南京分中心, 江苏南京 210014

^*通讯作者(Corresponding author):王才林, E-mail:clwang@jaas.ac.cn, Tel:025-84390307

收稿日期:2017-07-23

基金:本研究由江苏省农业科技自主创新基金项目(CX[12]1003), 江苏省重点研发计划项目(BE2016370)和国家现代农业产业技术体系建设专项(CARS-01-62)资助

摘要

近年来, 优良食味粳稻品种南粳46、南粳5055和南粳9108在江苏等地大面积推广, 促进了优质稻米产业的发展。但这些品种均不抗稻瘟病, 且缺乏适合在淮北地区种植的中熟中粳型优良食味粳稻品种。本研究以同时携带稻瘟病抗性基因 Pi-ta和 Pi-b的江苏抗病、高产粳稻品种武粳15为母本, 携带低直链淀粉含量基因 Wx-mq的优良食味粳稻品种南粳5055为父本配置杂交组合进行聚合育种。利用 Pi-ta和 Pi-b基因的分子标记多重PCR体系以及 Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术, 分别在不同的分离世代对目标基因位点进行检测, 结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定, 成功地将 Pi-ta、 Pi-b和 Wx-mq基因聚合于一体, 选育出稻瘟病抗性好、食味品质优、产量高的水稻新品系“南粳0051”, 适合在江苏省淮北地区种植。本研究将三套自主研发的PCR检测体系成功应用于分子标记辅助选择, 不仅为水稻多基因聚合育种提供了快捷、高效的选择方法, 也为水稻抗病、优质育种创制了新的种质资源。

关键词: 水稻; 稻瘟病; 低直链淀粉含量; Pi-ta; Pi-b; Wx-mq; 分子标记辅助选择

Pyramiding Pi-ta, Pi-b, and Wx-mqGenes by Marker-assisted Selection in Rice ( Oryza sativaL.)

YAO Shu, CHEN Tao, ZHANG Ya-Dong, ZHU Zhen, ZHAO Qing-Yong, ZHOU Li-Hui, ZHAO Ling, ZHAO Chun-Fang, WANG Cai-Lin^*

Institute of Food Crops, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences / Jiangsu High Quality Rice R&D Center / Nanjing Branch of China National Center for Rice Improvement, Nanjing 210014, China

Fund:This study was supported by the Agricultural Science and Technology Independent Innovation Fund of Jiangsu Province (CX [12]1003), the Key Research and Development Projects of Jiangsu Province (BE2016370), and China Agriculture Research System (CARS-01-62)

Abstract

In recent years, japonica rice varieties Nanjing 46, Nanjing 5055, and Nanjing 9108 were planted in a large area in Jiangsu province because of their good eating quality. However, these varieties are not resistant to rice blast, and there is no japonica rice variety with good eating quality and suitable for planting in Huaibei area, Jiangsu province. The goal of modern rice breeding is to develop new varieties with good quality, high yield and multi-resistance. Marker-assisted selection combined with traditional breeding methods can greatly improve breeding efficiency. In this study, the high yield rice variety “Wujing 15” contained two blast resistance genes of Pi-taand Pi-bwas used as gene recipient to be crossed with the rice variety “Nanjing 5055”, which carries the low-amylose content gene Wx-mq. We developed two multiple PCR systems to identify resistance and susceptible alleles on Pi-ta and Pi-bloci and the Tetra-primer Amplification Refractory Mutation PCR System for Wx-mqgene. MAS technique was adopted in combination with field phenotyping of agronomic traits, blast resistance identification, and classification of the grain endosperm appearance. Finally, a new japonicaline, tentatively designated “Nanjing 0051”, was bred, which showed excellent agronomic traits and adaptation in the Huaibei area. The results indicate that the three PCR systems developed in this study are applicable and effective in rice breeding to improve blast resistance and grain quality. The success of breeding “Nanjing 0551” is an example for using MAS technique to pyramid favorable genes and facilitate breeding process in rice.

Keyword: Rice; Blast; Low-amylose content; Pi-ta; Pi-b; Wx-mq; Marker-assisted selection

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稻瘟病由子囊真菌(Magnaporthe oryzae)引起, 是影响水稻高产稳产最为严重的病害之一, 发病严重时甚至颗粒无收^[1]。稻瘟病在水稻的各生育期均能发生, 但以穗颈瘟对水稻产量影响最大。稻瘟病广泛分布于世界各稻区^[2]。20世纪90年代以来, 稻瘟病在我国西南、长江中下游和东北等稻区持续大流行, 年均发生面积330~570万公顷^[3], 大暴发年份可达800万公顷左右, 直接威胁国家粮食安全。江苏是我国水稻主产省, 水稻种植面积227万公顷左右, 其中粳稻的种植面积约占全省水稻种植面积的90%; 稻瘟病特别是穗颈瘟是影响江苏粳稻生产的主要病害之一。稻瘟病的防治一直是影响全世界水稻生产的大问题, 长期的实践证明, 将多个具有不同抗谱的稻瘟病抗性基因聚合到同一个品种中, 是培育具有持久抗瘟性品种的有效措施之一^[4]。目前已经克隆的稻瘟病抗性基因中, 其主效抗性基因Pi-ta和Pi-b在我国很多稻区表现广谱持久的稻瘟病抗性, 被广泛应用于我国的水稻育种和生产^{[2, 5, 6]}。

近年来, 随着市场经济的发展和人民生活水平的改善, 消费者对稻米食味品质的要求也越来越高。研究表明, 直链淀粉含量是决定米饭质地和食味品质的重要因素之一, 由颗粒结合淀粉合酶(granule-bound starch synthase, GBSS)催化合成, GBSS由蜡质基因Wx编码^[7]。低直链淀粉含量(5%~15%)的稻米是介于普通粳米和糯米之间的中间类型, 不仅米饭质地柔软、富有弹性, 而且具有冷不回生, 米饭适口性及膨化性好的特点, 越来越受到人们的青睐^[8]。因此, 培育低直链淀粉含量的水稻品种, 不仅可以满足多样化的消费需求, 而且有利于开拓国内外稻米市场。目前已知水稻中可供育种利用的低直链淀粉含量突变基因有14个, 它们大多由1对隐性基因控制, 且主要分布于水稻第6、第9、第10和第12染色体上^[7]。其中Wx-mq是通过化学诱变剂N-甲基-N-亚硝基脲(N-methyl-N nitrosourea, MNU)处理日本水稻品种越光而获得的低直链淀粉含量变异基因^[9]。育种家利用携带Wx-mq基因的水稻资源Milky Queen培育了大量直链淀粉含量偏低、食味品质优良的水稻品种, 如New-hikari、关东194、南粳46^[10]、南粳5055^[11]、南粳9108^[12]等。由于南粳46、南粳5055和南粳9108优异的食味品质, 符合当前农业供给侧结构性改革的需求, 受到广大农户的青睐, 种植面积正在逐步扩大。

2014年以来, 稻瘟病在江苏大范围爆发。南粳46、南粳5055和南粳9108只携带稻瘟病抗性基因Pi-b, 已不能满足当前江苏水稻生产对稻瘟病抗性的需求。因此, 选育抗稻瘟病、优质、高产水稻品种是当前江苏粳稻育种的主要目标。本研究利用稻瘟病抗性基因Pi-ta、Pi-b与感病等位基因pi-ta、pi-b多重PCR检测体系, 以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术, 在不同分离世代对目标基因进行检测, 结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定, 成功地将抗稻瘟病基因Pi-ta和Pi-b与低直链淀粉含量基因Wx-mq聚合于一体, 选育出多抗、优质、高产水稻新品系“ 南粳0051” 。

1 材料与方法

1.1 材料

包括武粳15、南粳5055及其所配组合武粳15/南粳5055衍生的后代单株或株系, 其中, 武粳15为江苏省武进稻麦育种场育成的抗病、高产早熟晚粳稻品种, 携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b^[13]; 南粳5055为江苏省农业科学院粮食作物研究所选育的优良食味粳稻品种, 含有来自关东194的低直链淀粉含量基因Wx-mq^{[8, 9, 10, 11]}。

1.2 DNA提取

在水稻分蘖盛期取新鲜幼嫩叶片, 参照CTAB方法^[14]提取供试材料单株基因组总DNA。

1.3 稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b及感病等位基因pi-ta和pi-b多重PCR检测体系

Pi-ta和Pi-b是最早被克隆的2个稻瘟病抗性基因, 对稻瘟病菌生理小种的抗谱较广^{[5, 6]}。虽然王忠华等^[15]报道了检测稻瘟病抗性基因Pi-ta和感病等位基因pi-ta, Fjellstrom等^[16]和刘洋等^[17]分别报道了检测稻瘟病抗性基因Pi-b和感病等位基因pi-b的引物序列, 但单个基因检测繁琐、费时、成本高, 不利于高通量检测。为此, 我们构建了同时检测稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b (简称体系I)、感病等位基因pi-ta和pi-b (简称体系II)的多重PCR体系^[13]。体系I由引物YL155/YL87和Pi-bdomF/Pi-bdomR构成; 体系II由引物YL183/YL87和Lys145F/Lys145R构成(表1)。两套多重PCR反应体系均为20 μ L, 包括l× PCR buffer (含1.5 mmol μ L^-1MgCl₂)、200 μ mol μ L^-1 dNTP、1 μ L Taq DNA聚合酶(5 U μ L^-1)、100~150 ng模板DNA和适量引物。扩增反应在Tprofessional热循环仪上进行, 经95℃预变性3 min; 然后94℃变性1 min, 55℃复性1 min, 72℃延伸1 min, 6个循环; 再94℃变性1 min, 55℃复性50 s, 72℃延伸30 s, 32个循环; 最后72℃延伸6 min。反应产物在1.5%琼脂糖凝胶上120 V电泳25 min, 经溴化乙锭(Ethidium Bromide, EB)染色后于凝胶成像系统下观察, 记录结果。

表1 用于多重PCR反应的引物名称、序列及预期片段长度 Table 1 Name, sequences, and expected fragment size of specific primers used for multiplex PCR

1.4 Wx-mq基因四引物扩增受阻突变体系

采用Chen等^[7]报道的四引物扩增受阻突变体系检测Wx-mq基因。引物名称、序列及其扩增片段预期大小见表2。20 μ L PCR反应体系包括DNA (10 ngμ L^-1) 2.0 μ L, Primer (4 pmol μ L^-1) 2.0 μ L, 10× buffer (含MgCl₂) 2.0 μ L, dNTP (2.5 mmol L^-1) 0.4 μ L, Taq DNA聚合酶(5 U μ L^-1) 0.5 μ L和ddH₂O 13.1 μ L。反应程序为95℃预变性5 min; 然后95℃变性30 s、65℃复性30 s、72℃延伸1 min, 循环35次后, 72℃延伸7 min, 10℃冷却10 min后, 将扩增产物加指示剂备用。反应产物在1.5%琼脂糖凝胶上120 V电泳25 min, 经溴化乙锭(EB)染色后并于凝胶成像系统下观察, 记录结果。本研究所用引物均由上海英潍捷基公司合成。

表2 用于检测Wx-mq基因的引物名称、序列及预期片段长度 Table 2 Name, sequences, and expected fragment size of specific primers used for detecting Wx-mqgene

1.5 稻瘟病抗性的接种鉴定

为鉴定新品系的稻瘟病抗性, 采用江苏省水稻品种中间试验的人工接种方法。在水稻孕穗破口期前5~7 d, 用6个注射器分别吸取6个稻瘟病生理小种的菌丝碎片与薄壁分生孢子混合液1 mL, 稻瘟病菌的分生孢子悬浮液, 浓度约为2× 10⁵孢子 mL^-1。从侧面注入水稻孕穗的苞内直至溢出。选择气温25~28℃和相对湿度为90%的阴天或傍晚(当天下午的15:00— 18:00), 每个品系接种6个生理小种, 对每个小种接种5穗, 并作好相应标记, 每穗不能重复接种不同的生理小种。参照江苏省农业科学院植物保护研究所稻瘟病鉴定标准, 0级为无病, 免疫; 1级为1/4以下枝梗发病或穗颈有斑点, 抗病; 2级为1/4以上枝梗发病或主轴中部发病, 或颈部有病, 但对产量影响不大, 中抗; 3级为主轴中部或颈部发病, 对产量有显著影响, 感病; 4级为穗颈发病造成白穗, 高感^[18]。

稻瘟病抗性鉴定接种菌株为江苏省南京、徐州、盐城、太湖、苏州等不同生态地区分离鉴定的稻瘟病菌中选择的各个生理小种代表性菌株, 包括ZB₂₉、ZC₁₅、ZD₁、ZE₃、ZF₁和ZG₁, 均由江苏省农业科学院植物保护研究所提供。

1.6 胚乳淀粉特性的表型鉴定

成熟后对各单株籽粒胚乳淀粉基因型目测鉴定, 胚乳外观全部为透明的个体可确认为正常胚乳的单株, 基因型Wx^bWx^b; 胚乳外观全部呈云雾状、乳白色、透明度差的个体可确认为低直链淀粉含量的单株, 基因型为Wx-mqWx-mq; 胚乳外观既有透明的个体也有非透明的个体可确认为杂合单株, 基因型为Wx^bWx-mq。

2 结果与分析

2.1 利用分子标记辅助选择聚合Pi-ta、Pi-b和Wx-mq

2008年正季在南京以武粳15为母本, 南粳5055为父本配制杂交组合, 同年冬季在海南种植F₁, 并混收F₂种子。次年正季在南京种植F₂分离群体。在分蘖盛期, 分别利用Wx-mq基因四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术和稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b, 感病等位基因pi-ta和pi-b多重PCR检测体系对F₂群体的285个单株进行分子检测。Wx-mq基因的扩增产物呈现3种类型的条带, 即南粳5055的带型(439 bp和292 bp)、武粳15的带型(439 bp和200 bp)以及同时具有双亲带型的杂合带型(439、292和200 bp)。经统计, 在F₂群体中共检测到具有南粳5055带型的单株72个, 具有武粳15带型的单株75个, 而具有杂合带型的单株138株。这与成熟后对胚乳外观特性鉴定的结果完全一致。对具有439 bp和292 bp两条谱带的72个单株进行稻瘟抗性基因Pi-ta和Pi-b的多重PCR检测, 发现同时具有1024 bp和365 bp谱带的单株21个。随后利用感病等位基因pi-ta与pi-b多重PCR体系对上述72个单株验证检测显示, 相同编号的21个单株中均未检测出1042 bp和803 bp谱带。证明这21个单株即为同时含有Pi-ta、Pi-b基因(纯合体)和Wx-mq基因(纯合体)的单株。部分PCR扩增结果如图1、图2和图3所示。

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	图1 武粳15/南粳5055衍生的F₂群体中部分单株Wx-mq基因的分子检测 M:DL2000; 1:南粳5055; 2:武粳15; 3~24:部分F₂分离单株。Fig. 1 Detection of Wx-mq genotype in F₂population derived from Wujing 15/Nanjing 5055 M:DL2000; 1:Nanjing 5055; 2:Wujing 15; 3-24:Parts of plants in F₂ population.

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	图2 武粳15/南京5055衍生F₂群体中部分Wx-mq显性纯合体Pi-ta、Pi-b基因的分子检测 M:DL2000; 1:南粳5055; 2:武粳15; 3~24:部分F₂分离单株。Fig. 2 Detection of Pi-ta and Pi-b genes in F₂ population derived from Wujing 15/Nanjing 5055 M:DL2000; 1:Nanjing 5055; 2:Wujing 15; 3-24:Parts of plants in F₂ population.

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	图3 武粳15/南粳5055衍生的F₂群体中部分Wx-mq显性纯合体pi-ta、pi-b基因的分子检测 M:DL2000; 1:南粳5055; 2:武粳15; 3~24:部分F₂分离单株。Fig. 3 Detection of pi-ta and pi-b genes in F₂ population derived from Wujing 15/Nanjing 5055 M:DL2000; 1:Nanjing 5055; 2:Wujing 15; 3-24:Parts of plants in F₂ population.

2.2 含Pi-ta、Pi-b和Wx-mq三基因纯合单株的表型鉴定

2010年正季将筛选到的21个单株分别种成F₃家系进行表型鉴定。稻瘟病的田间抗性鉴定分别以亲本武粳15和南粳5055作为抗、感对照品种。采用来自江苏不同地区的6个稻瘟病生理小种对不同株系进行穗颈瘟接种鉴定。接种后40~50 d, 黄熟初期, 分小区和生理小种收获接种的穗子, 调查总穗数以及病穗数, 按照发病百分率记载病级。其中, 南粳5055和武粳15的穗颈瘟综合抗性分别为4级和1级, 说明试验区稻瘟病的发病较为充分, 能有效区别F₃家系在田间的抗性水平。鉴定结果表明, 21个单株衍生的F₃家系中有7个家系的抗病性未发生分离, 发病率均在0~1级之间, 其中5个株系抗性水平与抗病亲本武粳15相当, 表现为抗; 2个株系对穗颈瘟表现为免疫, 抗性水平超过抗病对照武粳15 (表3)。证明利用分子标记进行水稻稻瘟病抗性的辅助选择是行之有效的。

表3 7个F_2:3家系的稻瘟病抗性评价 Table 3 Resistance to rice blast in seven F_2:3 lines

成熟后, 对每个家系分别收取50个单株观察水稻胚乳淀粉特性显示, 21个F₄家系的所有单株胚乳外观全部呈云雾状、乳白色的不透明, 可确认其基因型为Wx-mqWx-mq。这与Wx-mq基因分子标记的检测结果完全吻合, 进一步证明利用四引物扩增受阻突变体系对暗胚乳突变基因Wx-mq进行辅助选择的可行性和准确性。

2.3 三基因聚合后代的农艺性状系统选育

根据综合农艺性状、田间抗性表现和产量性状, 在每个F₃家系选择15个单株, 7个F₃家系中共选择105个单株, 2011年正季在南京种植105个F₄小区, 每个小区40株。成熟后在产量和农艺性状表现优异的45个小区进行单株选择, 从每个小区选择5~10株, 共选315个单株。中选单株于2012年正季在南京种成F₅小区, 每个小区40株。其中有11个小区表现农艺性状稳定一致, 丰产性较好。2013年进行小区鉴定, 选择5个品系于2014年进行品比试验。根据试验结果, 其中JD0051表现优异, 暂定名为“ 南粳0051” , 其选育过程如图4所示。为防止Wx-mq和Pi-ta、Pi-b基因在选育、收获过程中丢失, 2014年在水稻分蘖盛期, 从JD0051小区中随机选取30个单株进行分子检测。其中, Wx-mq基因四引物扩增受阻突变体系的检测结果证实该品系同时具有纯合的低直链淀粉含量基因型(图5); 稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b多重PCR检测体系的鉴定结果显示所有单株样品均出现约1024 bp和365 bp的特征条带, 感病等位基因pi-ta和pi-b多重PCR检测体系的鉴定结果显示所有单株样品均未出现1042 bp和803 bp谱带, 这表明“ 南粳0051” 为具有Pi-taPi-ta和Pi-bPi-b抗性基因的纯合体(图6和图7)。这一检测结果与田间对稻瘟病抗性的调查以及成熟后对胚乳外观形态的观察结果完全吻合。

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	图4 分子标记辅助选择聚合3个基因的育种程序Fig. 4 Breeding procedure of pyramiding three genes by molecular marker-assisted selection (MAS)

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	图5 稳定品系南粳0051 Wx-mq基因型的分子鉴定 M:DL2000; 1:南粳5055; 2:武粳15; 3~24:品系南粳0051随机选取的单株。Fig. 5 Molecule identification of Wx-mqgenotype in stable line Nanjing 0051 M:DL2000; 1:Nanjing 5055; 2:Wujing 15; 3-24:randomly selected of plants in the line Nanjing 0051.

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	图6 稳定品系南粳0051抗病基因Pi-ta、Pi-b的分子鉴定 M:DL2000; 1:南粳5055; 2:武粳15; 3~24:品系南粳0051随机选取的单株。Fig. 6 Molecule identification ofPi-ta, Pi-bgenotype in stable line Nanjing 0051 M:DL2000; 1:Nanjing 5055; 2:Wujing 15; 3-24:randomly selected of plants in the line Nanjing 0051.

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	图7 稳定品系南粳0051感病基因pi-ta、pi-b的分子鉴定 M:DL2000; 1:南粳5055; 2:武粳15; 3~24:品系南粳0051随机选取的单株。Fig. 7 Molecule identification ofpi-ta, pi-bgenotype in stable line Nanjing 0051 M:DL2000; 1:Nanjing 5055; 2:Wujing 15; 3-24:randomly selected of plants in the line Nanjing 0051.

2.4 抗病、优质新品系“ 南粳0051” 的农艺性状

在2013— 2014年的小区鉴定和多点试验中, “ 南粳0051” 表现综合性状好, 全生育期150 d左右, 与对照徐稻3号相当, 属中熟中粳稻类型。株型集散适中, 株高100 cm左右; 分蘖性强, 单株成穗10~12个; 穗型较大, 每穗总粒数120~140粒, 结实率95%左右, 千粒重27~29 g, 米粒长宽比1.5左右。2015年和2016年分别参加江苏省区域试验, 其中2015年区域试验产量10 238 kg hm^-2, 分别比对照徐稻3号(CK1)和连粳7号(CK2)增产9.9%和4.5%, 2016年区域试验产量10 173 kg hm^-2, 比对照徐稻3 号增产2.2% (表4)。江苏省农业科学院植物保护研究所统一进行抗性鉴定结果(表5), “ 南粳0051” 苗瘟接种鉴定6个生理小种ZB₇、ZC₁₁、ZD₅、ZE₃、ZF₁和ZG₁均为0级, 穗颈瘟综合抗性指数3.5级左右, 抗性明显强于对照品种。农业部稻米及制品质量监督检验测试中心武汉分中心检测结果(表6), “ 南粳0051” 的糙米率85%左右, 精米率74%左右, 整精米率70%, 均高于对照品种, 垩白米率、垩白度则低于对照品种, 直链淀粉含量10%左右, 胶稠度86~90 mm, 明显高于对照品种, 说明新品系的品质优于对照品种。“ 南粳0051” 由于含有低直链淀粉含量基因Wx-mq, 与目前在江苏大面积生产上种植的南粳46、南粳5055、南粳9108一样, 胚乳具半糯特性, 米饭晶莹剔透, 质地柔软, 口感润滑, 富有弹性, 食味品质较佳。

表4 新品系和对照的农艺性状和产量性状 Table 4 Agronomic traits and yield traits of Nanjing 0051 and CK

表5 南粳0051与对照品种的稻瘟病抗性比较 Table 5 Comparison in blast resistance between Nanjing 0051 and control varieties

表6 南粳0051与对照品种的稻瘟病抗性比较 Table 6 Comparison in grain quality traits between Nanjing 0051 and control varieties

3 讨论

3.1 分子标记辅助选择在基因聚合中的应用

优质、高产、多抗是水稻育种工作者长期追求的目标。而随着生产的发展、人民生活水平的提高以及气候与生态条件的变化, 对水稻育种提出了更新更高的要求。因此, 多基因聚合是育种工作者经常遇到的技术难题。近年来, 低直链淀粉含量的半糯粳稻南粳46、南粳5055、南粳9108等品种的优良食味品质得到江苏等地广大农户和居民的认可, 种植面积正在逐步扩大。然而, 2014年以来, 由于稻瘟病在江苏等地的大范围爆发, 对这些品种的推广造成严重威胁。另一方面, 目前在江苏淮北地区还缺乏中熟中粳型优良食味粳稻品种。因此, 选育同时具备抗稻瘟病和低直链淀粉含量特性的中粳稻品种, 既能解决稻瘟病对当前水稻生产的严重威胁, 又能满足人们对优质稻米日益增长的消费需求, 是江苏现代水稻育种的重要目标。在实际育种中, 如何在分离群体的大量个体植株中选择出目标单株是一项艰巨的工作, 利用分子标记辅助选择技术可在水稻生长的任何时期、取任何部位进行辅助选择, 尤其是在抗病育种中人工接种病菌失败或没发病的情况下, 更能体现其优越性, 被育种家争相应用到水稻育种中。随着水稻基因组测序的完成, 越来越多的重要基因被定位或克隆, 分子标记辅助的基因聚合育种方法已经成为水稻分子育种的重要手段, 是现代分子生物学与传统遗传育种的结合点。在多基因聚合过程中, 分子标记辅助选择具有非常高效的作用, 该技术能够快速准确地选到聚合2个或2个以上的目标基因的个体, 克服了常规表型鉴定的局限性。我们曾利用MAS技术聚合水稻抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ和低直链淀粉含量基因Wx-mq^[9]; Huang等^[19]和Hittalmani等^[4]分别运用MAS技术聚合水稻抗白叶枯病和抗稻瘟病基因; Naoki等^[20]将来自Modan的抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ和抗稻瘟病基因Pb1通过分子标记聚合, 选育出新的抗性品种爱知106; Narayanan等^[21]聚合3个主效基因Pi-1、Piz-5和Xa21到Co39, 2个主效基因Piz-5和Xa21到IR50; Jiang等^[22]聚合Xa21和Bt基因到恢复系明恢63中; 倪大虎等^{[23 ]}将抗稻瘟病基因Pi9(t)及抗白叶枯病Xa21和Xa23基因聚合到同一植株中, 获得了4个三基因聚合且农艺性状优良的株系; 柳武革等^[24]运用MAS技术聚合2个稻瘟病抗性基因, 培育广谱、持久抗稻瘟病两系不育系。

3.2 抗稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b和低直链淀粉含量基因Wx-mq的聚合

在抗性改良过程中, 回交选育可以有效地改善受体品种的个别性状, 但改良品种的综合性状与原品种性状相似, 很难在原有的基础上取得突破。为了进一步探讨多抗、优质基因聚合体创制及分子标记辅助选择的可行性, 本研究通过常规杂交与分子标记相结合, 利用抗稻瘟病基因Pi-ta和Pi-b, 感病等位基因pi-ta和pi-b多重PCR检测体系以及Wx-mq基因的四引物扩增受阻突变体系PCR检测技术, 为提高选择效率, 在整个基因聚合和转移过程中对每一代都实现了严格的筛选, 只选择优质和高抗稻瘟病的植株, 由于稻瘟病菌具有丰富的种群多样性, 使所聚合的有限抗病基因选择压力逐年加大。因此利用分子标记辅助选择的同时必须利用人工接种稻瘟病菌检验。本研究利用田间抗性鉴定验证所选择标记的准确性, 更加注重农艺性状的选择, 从而实现了Pi-ta、Pi-b和Wx-mq三基因的聚合, 三基因聚合新品系“ 南粳0051” 高抗条纹叶枯病, 对稻瘟病的抗性明显强于目前生产上大面积种植的优良食味粳稻南粳46、南粳5055和南粳9108。

值得一提的是, 由于利用分子标记辅助选择进行多基因聚合, 需要利用与目的基因紧密连锁的分子标记对每个基因进行一次检测, 工作量很大; 此外, 还要对多基因聚合系进行抗性鉴定, 不同抗性基因在抗性鉴定上的差异, 会使工作量大增。种种限制因素, 造成目前多基因聚合育种还不如人意的现实。而本研究在检测稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b, 感病等位基因pi-ta和pi-b上做了一些有益尝试, 并取得了良好的效果。我们通过不断优化PCR反应组分和反应条件, 构建了多重PCR技术体系, 首次将2个稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b, 感病等位基因pi-ta和pi-b的检测在一次扩增体系中完成, 显著减少工作量, 节约成本, 提高育种效率, 特别适合育种单位对大批量材料进行分子标记辅助选择。

4 结论

利用分子标记辅助选择将稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b与低直链淀粉含量基因Wx-mq聚合于同一个体, 获得了稻瘟病抗性得到提高且食味品质优良的粳稻新品系“ 南粳0051” , 说明本研究自主开发的三套分子标记选择体系对目标基因的辅助选择是有效可行的, 可用于优质抗病育种。而应用多重PCR技术在同一反应体系中检测多个基因, 提高了检测和育种效率。

The authors have declared that no competing interests exist.

作者已声明无竞争性利益关系。

参考文献

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2014

0.0

王世维, 郑文静, 赵家铭, 魏松红, 王妍, 赵宝海, 刘志恒. 辽宁省稻瘟病菌无毒基因型鉴定及分析. 中国农业科学, 2014, 47:462-472

Wang S

, Zheng W

, Zhao J

, Wei S

, Wang

, Zhao B

, Liu Z

Identification and analysis of Magnaporthe oryzae avirulence genes in Liaoning province.

Sci Agric Sin, 2014, 47:462-472 (in Chinese with English abstract)

【Objective】The objective of this study is to identify avirulence genes (Avr-genes), which existed in the prevalent fungus of Magnaporthe oryzae, understand the distribution of Avr-genes in the epidemic strains of different regions, and to provide references for rice cultivars distribution.【Method】According to the sequences of 6 Avr-genes which had been cloned and were associated with the rice blast pathogenicity, the primers were designed to amplify the target sequences of the epidemic rice blast fungus in Liaoning Province. The DNA, extracted from the 26 strains of rice blast fungi, was used as a template for PCR amplification. By analyzing the PCR products by AGE (agarose gel electrophoresis) and sequencing, the sequences of base and amino acid for each Avr-gene were examined and compared. Some candidate primers were designed to check out the Avr-gene which had no PCR product.【Result】There was no PCR product when amplified Avr1-CO39, Avr-pia and Avr-pii by the primers, and there was also no PCR product by using the candidate primers, which showed that Avr1-CO39, Avr-pia and Avr-pii didn’t exist in most of the M. oryzae isolated from the main rice growing regions in Liaoning Province. On the contrary, the PCR products of AvrPiz-t, Avr-pik and Avr-pita were detected by AGE, and different genome types showed the 3 genes below were carried by the fungus in different mutated types and rates. AvrPiz-t related to the resistant genes including Pi2, Pi9 and Piz-t was detected in 22 M. oryzae strains, and the sequences of 21 strains were same to which exited in AvrPiz-t. The results of this experiment illustrated that the rice varieties carrying Pi2, Pi9 or Piz-t could have broad-spectrum disease resistance to rice blast fungi. The sequence of No. 16 strain was not the same as others, because it lost a single base C in the position of 192 bp, which caused the frame-shift mutation. The mutation led the AA (amino acid) sequence to terminate in position of 72nd AA, and made the secretory protein lose the function of avirulence. Avr-pik associated to the resistant genes like Pik, Pik-p, Pik-m and Pik-s were detected by AGE. The results showed that all the strains had the target bands. Their sequence showed that there were 4 genotypes of Avr-pik allele in the strains (B, D, F and G), and genotype D which carried by 12 strains could be recognized by rice blast disease resistance genes of Pik and its alleles as Pik-m and Pik-p. The 9 strains which carried genotype B of Avr-pik had been reported before, but its function of virulence had not been tested. The genotype F which exited in two strains was firstly found to be the new allele of Avr-pik, and they appeared in Dandong and Panjin, respectively. The specific point mutation, the 143 (A/G) of the base sequence, was the difference between genotype F and D. Genotype G which was also firstly detected was carried by the remaining 3 strains which only appeared in the area of Xinbin County in Fushun. The difference between genotype G and D was the point mutation of 168 (G/A) in the base sequence, which caused the protein translation early termination, therefore, genotype G lost its avirulent function. According to the AGE results, the same bands of Avr-pita were detected in all the 26 strains, and the sequences were tested and analyzed. The results showed that the genes in 26 strains had 5 genotypes of alleles, and there were several point mutations between the 5 alleles and the Avr-pita sequence, and the changes of the sequences caused the missense mutation. The difference of AA among the 5 genotypes were the 3 point mutation of 83 (D/N), 192 (Y/C) and 207 (K/R), which had been found in a structural domain of Avr-pita. The genotypes of allele all had been reported before. 【Conclusion】 The M. oryzae who carried Avr-pik, Avr-pita and AvrPiz-t distributed widely in rice growing regions of Liaoning Province. Breeding and cultivating the rice varieties carrying the corresponding resistance genes could alleviate the damage of the rice blast.

【目的】鉴定稻瘟病菌（Magnaporthe oryzae）的无毒基因型，了解无毒基因在不同地区流行菌株中的分布情况，为品种布局提供参考。【方法】根据已经克隆且与稻瘟病菌致病性相关的6个无毒基因序列设计引物，选取辽宁省稻瘟病常发区的26株稻瘟病菌单孢菌株，提取各菌株DNA样本作为模板，进行PCR扩增。通过琼脂糖凝胶电泳及PCR产物测序，对6个无毒基因PCR产物进行碱基和氨基酸序列的分析比较。对琼脂糖凝胶电泳未出条带的，设计不同引物进行验证性试验。【结果】在PCR产物电泳检测中，Avr1-CO39、Avr-pia和Avr-pii没有产物条带，对这3个无毒基因设计验证引物，其PCR产物电泳检测仍没有条带出现，其结果证明辽宁省各水稻主产区流行稻瘟病菌中多不携带Avr1-CO39、Avr-pia和Avr-pii；对于其他3个无毒基因 AvrPiz-t、Avr-pik和Avr-pita则有特异性扩增产物，说明这3个无毒基因在各稻区稻瘟病菌中以不同突变类型及不同频率出现。其中，与Pi2、Pi9和Piz-t对应的AvrPiz-t，分别在22个菌株的中被检测到，且有21个菌株的序列与其序列一致，说明该基因遗传相对稳定，也间接证明携带Pi2、Pi9和Piz-t 的水稻品种在辽宁地区的广谱抗性；与基因组序列不同的16号菌株，在DNA序列192 bp处发生一个单碱基C的缺失，从而导致移码突变，且碱基突变导致氨基酸序列至72位氨基酸时提前终止，而使该基因编码的蛋白质失去无毒基因的功能。与Pik、Pik-p、Pik-m和pik-s对应的Avr-pik，电泳检测结果表明各菌株均有特异性条带出现，经测序验证等位基因序列分为4种类型（B、D、F、G），其中12个菌株携带可为Pik或其等位基因Pik-m和pik-p所识别的D类型；9个菌株携带B类型，该等位基因曾被报道，但是否具有无毒基因的功能仍未验证；另有2个菌株携带F类型等位基因，该基因为首次发现，并分别出现在丹东和盘锦地区。其特点在于与D类型基因间存在143（A/G）的碱基差异，氨基酸序列翻译结果显示其为错义突变，即48（G/D）；而其余3个菌株携带G类型等位基因，该基因亦属首次发现，且仅出现在抚顺新宾地区，碱基序列与D类型存在168（G/A）的差异，导致翻译提前终止，基因功能丧失。对于Avr-pita，26个菌株特异性扩增产物一致，但测序检测到5种等位基因类型，且均与Avr-pita有差异，碱基序列的变化多导致错义突变。这5种等位基因的氨基酸序列之间差异由3个氨基酸位点的差异所致，分别为83（D/N）、192（Y/C）和207（K/R），3处突变均在基因结构域范围内，几种等位基因均已见报道。【结论】辽宁稻区流行稻瘟病菌中Avr-pik、AvrPiz-t和Avr-pita分布较为广泛，选育及推广携带相应抗病基因的水稻品种可减轻稻瘟病的危害。

... 稻瘟病由子囊真菌(Magnaporthe oryzae)引起, 是影响水稻高产稳产最为严重的病害之一, 发病严重时甚至颗粒无收^[1] ...

2012

0.0

李祥晓, 王倩, 罗生香, 何云霞, 朱苓华, 周永力, 黎志康. 黑龙江省稻瘟病菌无毒基因分析及抗病种质资源筛选. 作物学报, 2012, 38:2192-2197

Li X

, Wang

, Luo S

, He Y

, Zhu L

, Zhou Y

, Li Z

Analyzing avirulence genes of Magnaporthe oryzae from Heilongjiang province and screening rice germplasm with resistance to blast fungus.

Acta Agron Sin, 2012, 38:2192-2197 (in Chinese with English abstract)

The avirulence genes from 177 single spore strains of Magnaporthe grisea isolated from different rice varieties in Heilongjiang province were detected by specific primers. The results indicated that Avr-pita , ACE1 , Avr-pia , Avr-pit , Avr1-co39 , Avr-pik , and Avr-pizt could be detected in the strains from different rice-growing regions, and the amplification frequencies of avirurence genes were associated with the geographical orgin and rice variety, ACE1 and Avr1-co39 showed the highest and lowest frequency, that was 61.6% and 31.6%, respectively. Moreover, 20 monogenic lines with known blast resistance genes from International Rice Research Institute (IRRI) were used to analyze the genes which were valuable in breeding program in Heilongjiang Province by artificial inoculation. The resistance gene Pi-9 had the broadest resistance spectrum to the isolates from six regions .

采用 7 个稻瘟病菌无毒基因的特异性引物，对 177 个来自黑龙江省的稻瘟病菌单孢菌株进行检测结果表明 7 个无毒基因在黑龙江省不同地区均有分布，但出现频率不同，其中频率最高的为 ACE1 ，达到61.6% ，最低的为 Avr1-co39 ，只有 31.6% ；来源于不同水稻品种的菌株无毒基因组成不同。采用国际水稻研究所 20 个已知抗性基因的单基因系对 48 个黑龙江省稻瘟病菌进行毒力分析，与 PCR 检测无毒基因结果一致。同时，对 20 个抗病单基因系采用多菌株人工接种发现 Pi-9 在黑龙江 6 个地区对稻瘟病菌的抗谱为 80%~100% ，在育种中具有较高利用价值。

... 稻瘟病广泛分布于世界各稻区^[2] ...

... 目前已经克隆的稻瘟病抗性基因中, 其主效抗性基因Pi-ta和Pi-b在我国很多稻区表现广谱持久的稻瘟病抗性, 被广泛应用于我国的水稻育种和生产^[2,5,6] ...

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0.0

... 20世纪90年代以来, 稻瘟病在我国西南、长江中下游和东北等稻区持续大流行, 年均发生面积330~570万公顷^[3], 大暴发年份可达800万公顷左右, 直接威胁国家粮食安全 ...

2000

0.0

... 稻瘟病的防治一直是影响全世界水稻生产的大问题, 长期的实践证明, 将多个具有不同抗谱的稻瘟病抗性基因聚合到同一个品种中, 是培育具有持久抗瘟性品种的有效措施之一^[4] ...

... Huang等^[19]和Hittalmani等^[4]分别运用MAS技术聚合水稻抗白叶枯病和抗稻瘟病基因 ...

2009

0.0

... 3 稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b及感病等位基因pi-ta和pi-b多重PCR检测体系Pi-ta和Pi-b是最早被克隆的2个稻瘟病抗性基因, 对稻瘟病菌生理小种的抗谱较广^[5,6] ...

2000

0.0

2013

0.0

陈涛, 骆名瑞, 张亚东, 朱镇, 赵凌, 赵庆勇, 周丽慧, 姚姝, 王才林. 利用四引物扩增受阻突变体系PCR技术检测水稻低直链淀粉含量基因Wx-mq. 中国水稻科学, 2013, 27:529-534

Chen

, Luo M

, Zhang Y

, Zhu

, Zhao

, Zhao Q

, Zhou L

, Yao

, Wang C

Detection of Wx-mq gene for low-amylose content by tetra-primer amplification refractory mutation system PCR in rice.

Chin J Rice Sci, 2013, 27:529-534 (in Chinese with English abstract)

... 研究表明, 直链淀粉含量是决定米饭质地和食味品质的重要因素之一, 由颗粒结合淀粉合酶(granule-bound starch synthase, GBSS)催化合成, GBSS由蜡质基因Wx编码^[7] ...

... 目前已知水稻中可供育种利用的低直链淀粉含量突变基因有14个, 它们大多由1对隐性基因控制, 且主要分布于水稻第6、第9、第10和第12染色体上^[7] ...

... 4 Wx-mq基因四引物扩增受阻突变体系采用Chen等^[7]报道的四引物扩增受阻突变体系检测Wx-mq基因 ...

2004

0.0

朱昌兰, 沈文彪, 翟虎渠, 万建民. 水稻低直链淀粉含量基因育种利用的研究进展. 中国农业科学, 2004, 37:81-88

Zhu C

, Shen W

, Zhai H

, Wan J

Progresses in researches of the application of low-amylose content rice gene for breeding.

Sci Agric Sin, 2004, 37:81-88 (in Chinese with English abstract)

胚乳的直链淀粉含量是影响稻米品质的主要因素。直链淀粉含量在5%～15%之间的低直链淀粉水稻,具有米饭柔软、外观油润光泽、冷不回生、膨化性好等特点,不仅成为人们直接煮食的特优稻米,也是加工方便调理米饭、膨化食品和米类点心的上等原料。在概述水稻低直链淀粉含量突变体及其基因的主要类型、遗传规律、分子机理和育种利用现状的基础上,重点对功能糖组学时代的低直链淀粉含量水稻遗传育种的研究方向进行了探讨,提出今后应进一步加强低直链淀粉含量资源的筛选、鉴定和创新,探明低直链淀粉含量突变的分子机理,并加快Wx非等位的低直链淀粉

... 低直链淀粉含量(5%~15%)的稻米是介于普通粳米和糯米之间的中间类型, 不仅米饭质地柔软、富有弹性, 而且具有冷不回生, 米饭适口性及膨化性好的特点, 越来越受到人们的青睐^[8] ...

... 南粳5055为江苏省农业科学院粮食作物研究所选育的优良食味粳稻品种, 含有来自关东194的低直链淀粉含量基因Wx-mq^[8,9,10,11] ...

2010

0.0

姚姝, 陈涛, 张亚东, 朱镇, 赵庆勇, 赵凌, 周丽慧, 王才林. 利用分子标记辅助选择聚合水稻暗胚乳突变基因Wx-mq和抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ. 中国水稻科学, 2010, 24:341-347

Yao

, Chen

, Zhang Y

, Zhu

, Zhao Q

, Zhao

, Zhou L

, Wang C

Pyramiding of translucent endosperm mutant Wx-mq gene and Stv-bⁱ for resistance to rice stripe virus by Marker- assisted selection in rice (Oryza sativa L. ).

Chin J Rice Sci, 2010, 24:341-347 (in Chinese with English abstract)

以江苏高产粳稻品种武运粳7号为母本,具有条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和暗胚乳突变基因Wx-mq的日本粳稻品种关东194作父本配制杂交组合进行聚合育种。利用与Stv-bi基因共分离的SCAR标记及与暗胚乳突变基因Wx-mq紧密连锁的CAPS功能标记对其分离世代进行标记位点的检测,结合田间多代选育、抗性鉴定和籽粒胚乳外观鉴定,将条纹叶枯病抗性基因Stv-bi和暗胚乳突变基因Wx-mq同时转育到高产品种中,筛选、培育出优质、抗病、高产且农艺性状优良的水稻新品系宁9108。利用与水稻优质及抗病基因紧密连锁的分子标记,不仅初步建立了优质、抗病育种的分子标记辅助选择体系,也为水稻优质、抗病、高产育种提供了一种简单、快捷的选择方法和重要的中间材料。

... 其中Wx-mq是通过化学诱变剂N-甲基-N-亚硝基脲(N-methyl-N nitrosourea, MNU)处理日本水稻品种越光而获得的低直链淀粉含量变异基因^[9] ...

... 南粳5055为江苏省农业科学院粮食作物研究所选育的优良食味粳稻品种, 含有来自关东194的低直链淀粉含量基因Wx-mq^[8,9,10,11] ...

... 我们曾利用MAS技术聚合水稻抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ和低直链淀粉含量基因Wx-mq^[9] ...

2009

0.0

王才林, 张亚东, 朱镇, 陈涛, 赵凌, 林静. 通过分子标记辅助选择培育优良食味水稻新品种. 中国水稻科学, 2009, 23:25-30

Wang C

, Zhang Y

, Zhu

, Chen

, Zhao

, Lin

Breeding of a new rice variety with good eating quality by marker assisted selection.

Chin J Rice Sci, 2009, 23:25-30 (in Chinese with English abstract)

为培育食味品质优良、综合丰产性好的粳稻新品种,本研究以高产粳稻品种武香粳14作母本,以食味品质优良粳稻品种关东194(含有控制低直链淀粉含量和暗胚乳的突变基因Wx-mq)作父本配制杂交组合.通过比较Wx-mq与其位于第6染色体上的等位基因Wx-b,Wx-a,wx的DNA序列,发现Wx-mq基因的外显子4和外显子5上存在两个碱基突变,外显子4上的G-A突变产生了NIaⅢ的酶切位点,并设计合成了能区分含或不含Wx-mq纯合基因型和杂合基因型的CAPS标记.利用该标记对武香粳14/关东194衍生的F_5、F_6株系进行辅助选择,筛选含Wx-mq纯合基因型的单株.成熟后对胚乳淀粉性质的调查结果与分子检测结果完全一致,分子标记辅助选择效果达100%.这样我们就成功培育了食味品质优良、综合丰产性好的粳稻新品种南粳46. Abstract： In order to developing a new japonica rice variety with both good eating quality and high yield, we employed the high yield japonica rice "Wu-xiang-jing 14" as the maternal parent was crossed to the good quality japonica rice "Kantou 194" with low-amylose content and translucent endosperm controlled by Wx-mq. By comparing the DNA sequence of Wx-mq gene and its allelic genes Wx-b, Wx-a, wx in chromosome 6, two mutated bases occurring in exon 4 and exon 5 were found in Wx-mq. The change of G-A in exon 4 just produced a recognition site for NIaⅢ digestion, so a cleaved amplified polymorphic sequences (CAPS) marker was designed, which could identify the Wx-mq homozygous genotype and heterozygous genotype. This marker was used for marker assisted selection (MAS) of low amylose content in F_5and F_6 lines derived from the combination of Wu-xiang-jing 14/Kantou 194. The investigation result of endosperm appearance was completely coincident with that of molecular detection,and the efficiency of MAS with the CAPS marker was up to 100%. As a result, Nan-jing 46", a new japonica rice variety with good eating quality and high yield, was successfully developed.

... 育种家利用携带Wx-mq基因的水稻资源Milky Queen培育了大量直链淀粉含量偏低、食味品质优良的水稻品种, 如New-hikari、关东194、南粳46^[10]、南粳5055^[11]、南粳9108^[12]等 ...

... 南粳5055为江苏省农业科学院粮食作物研究所选育的优良食味粳稻品种, 含有来自关东194的低直链淀粉含量基因Wx-mq^[8,9,10,11] ...

2012

0.0

王才林, 张亚东, 朱镇, 陈涛, 赵庆勇, 赵凌, 周丽慧, 姚姝. 优良食味粳稻新品种南粳5055的选育及利用. 农业科技通讯, 2012, (2):84-87

Wang C

, Zhang Y

, Zhu

, Chen

, Zhao Q

, Zhao

, Zhou L

, Yao

Breeding and application of a new rice variety Nanjing 5055 with good eating quality.

Bull Agric Sci & Technol, 2012, (2):84-87 (in Chinese)

南粳5055是江苏省农科院粮食作物研究所以日本优质粳稻关东194为父本,与江苏优质高产粳稻武粳13杂交,经数代条纹叶枯病抗性基因与半糯性基因的分子标记辅助选择和对外观与食味、品质筛选培育而成的优良食味粳稻新品种。全生育期160 d左右,比对照武运粳7号早熟2~4 d;株高96~100 cm,株型紧凑,叶色较深;穗型中等,偏直立型穗,着粒较密。分蘖力较强,茎秆粗壮,抗倒性好;一般亩产600 kg左右,每亩有效穗20万左右,每穗总粒130~140粒,结实率90%以上,千粒重24~25 g;抗条纹叶枯病和白叶枯病,感穗颈瘟和纹枯病。其突出优点是品质优良,直链淀粉含量低,属半糯性品种,米饭晶莹剔透,口感柔软滑润,富有弹性,冷而不硬,食味品质极佳,适于开发高档优质大米。2011年3月通过江苏省品种审定,适宜在江苏省沿江和苏南地区种植。

... 南粳5055为江苏省农业科学院粮食作物研究所选育的优良食味粳稻品种, 含有来自关东194的低直链淀粉含量基因Wx-mq^[8,9,10,11] ...

2013

0.0

王才林, 张亚东, 朱镇, 姚姝, 陈涛, 赵庆勇, 周丽慧, 赵凌. 优良食味粳稻新品种南粳9108的选育与利用. 江苏农业科学, 2013, 41(9):86-88

Wang C

, Zhang Y

, Zhu

, Yao

, Chen

, Zhao Q

, Zhou L

, Zhao

Breeding and application of a new rice variety Nanjing 910with good eating quality.

Jiangsu Agric Sci, 2013, 41(9):86-88 (in Chinese)

南粳9108是江苏省农业科学院粮食作物研究所以日本优质粳稻关东194为父本,与江苏优质高产粳稻武香粳14杂交,经数代条纹叶枯病抗性基因与半糯性基因的分子标记辅助选择以及外观与食味品质筛选培育而成的又一个优良食味粳稻新品种.南粳9108全生育期150 d左右,株高95～ 100 cm,株型紧凑,长势较旺,分蘖力较强,叶色淡绿,叶姿较挺,抗倒性强,后期转色好;一般产量9 000 kg/hm2左右,有效穗300万/hm2左右,每穗总粒130 ～140粒,结实率90％以上,千粒重26 ～ 27 g;抗条纹叶枯病,中感白叶枯病,感穗颈瘟,高感纹枯病.其突出优点是稻米品质优良,直链淀粉含量低,属半糯性品种,米饭晶莹剔透,口感柔软滑润,富有弹性,冷而不硬,食味品质极佳,特别适合于高档优质米开发.2013年通过江苏省品种审定,适宜在江苏省苏中及宁镇扬丘陵地区种植.

2014

0.0

姚姝, 刘燕清, 张亚东, 朱镇, 陈涛, 赵庆勇, 周丽慧, 赵春芳, 于新, 王才林. 水稻抗稻瘟病基因Pi-ta和Pi-b多重PCR体系的构建与应用. 作物学报, 2014, 40:1565-1571

Yao

, Liu Y

, Zhang Y

, Zhu

, Chen

, Zhao Q

, Zhao

, Zhou L

, Zhao C

, Yu

, Wang C

Establishment and application of multiplex PCR system for two blast resistance genes Pi-ta and Pi-b in rice.

Acta Agron Sin, 2014, 40:1565-1571 (in Chinese with English abstract)

... 1 材料包括武粳15、南粳5055及其所配组合武粳15/南粳5055衍生的后代单株或株系, 其中, 武粳15为江苏省武进稻麦育种场育成的抗病、高产早熟晚粳稻品种, 携带稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b^[13] ...

... 为此, 我们构建了同时检测稻瘟病抗性基因Pi-ta和Pi-b (简称体系I)、感病等位基因pi-ta和pi-b (简称体系II)的多重PCR体系^[13] ...

2008

0.0

... 2 DNA提取在水稻分蘖盛期取新鲜幼嫩叶片, 参照CTAB方法^[14]提取供试材料单株基因组总DNA ...

2004

0.0

王忠华, 贾育林, 吴殿星, 夏英武. 水稻抗稻瘟病基因Pi-ta的分子标记辅助选择. 作物学报, 2004, 30:1259-1265

Wang Z

, Jia Y

, Wu D

, Xia Y

Molecular marker-assisted selection of the rice blast resistance gene Pi-ta.

Acta Agron Sin, 2004, 30:1259-1265 (in Chinese with English abstract)

The dominant molecular markers of the rice blast resistance gene Pi-ta were used to identify the presence in the Pi-ta gene of 30 breeding lines and 157 rice cultivars coming from some different countries. Meanwhile pathogenicity assays were performed with the rice blast fungus strains ZN57(IC-17) a

利用已建立的水稻抗稻瘟病基因Pi-ta显性分子标记对30个品系和157个来自不同国家的一些水稻品种进行分子鉴定，并采用稻瘟病菌菌株ZN57（IC-17）和ZN61（IB-49）人工接种试验进行致病性测试。结果表明，大部分品系和少数水稻品种含抗病基因Pi-ta，且对稻瘟病菌菌株ZN57和ZN61表现抗病反应。除此之外，利用两对显性分子标记YL1

... 虽然王忠华等^[15]报道了检测稻瘟病抗性基因Pi-ta和感病等位基因pi-ta, Fjellstrom等^[16]和刘洋等^[17]分别报道了检测稻瘟病抗性基因Pi-b和感病等位基因pi-b的引物序列, 但单个基因检测繁琐、费时、成本高, 不利于高通量检测 ...

2004

0.0

2008

0.0

刘洋, 徐培洲, 张红宇, 徐建第, 吴发强, 吴先军. 水稻抗稻瘟病Pi-b基因的分子标记辅助选择与应用. 中国农业科学, 2008, 41:9-14

Liu

, Xu P

, Zhang H

, Xu J

, Wu F

, Wu X

Marker-assisted selection and application of blast resistant gene Pi-b in rice.

Sci Agric Sin, 2008, 41:9-14 (in Chinese with English abstract)

Resistance identifications of pib gene were performed with 36 rice blast fungus strains Collected from Sichuan. Meanwhile the dominant molecular markers of the rice blast resistance gene pib were used to identify the presence in the pib gene of 122 hybrid parents and materials. Pathogenicity assays were performed with the rice blast fungus strains ZB13 and ZC15 with artificial inoculation. The results indicated that pib was a gene of high resistance with a relatively great difference of resistance in different materials. Only 7 of the 122 hybrid parents and materials contained the resistance gene and showed resistance to rice blast fungus strains ZB13 and ZC15. In addition, two pairs of dominant markers Pibdom and Lys145 were used to screen the 6 F2 populations at the early stage. 185 plants of 600 F2 plants containing homozygous pib gene were isolated. At the same time, the rice blast resistances of these plants in the field were investigated. The results demonstrated that the presence of resistance gene consisted with the resistance in the field. Therefore, the set of dominant markers are useful for marker-assisted selection of the rice blast resistance gene pib.

四川农业大学水稻研究所

【目的】为探索抗稻瘟病Pib基因的分子标记用于水稻抗稻瘟病辅助选育，36个四川地方稻瘟病菌株被用来检测Pib基因的抗性。同时利用检测感病等位基因Pib的显性标记Lys145，并结合前人报道的检测抗病等位基因Pib的显性标记Pibdom组成一套水稻抗稻瘟病基因Pib显性分子标记。【方法】利用这套水稻抗稻瘟病基因Pib显性分子标记对122个杂交稻亲本或材料进行分子鉴定，并分别采用稻瘟病菌株05-12（ZB13）和05-30（ZC15）单小种接种试验进行致病性测试。【结果】所检测的122个杂交稻亲本或材料中，只有7个杂交稻亲本或材料含抗病基因Pib，且对稻瘟病菌菌株ZB13和ZC15表现抗病反应。此外，利用这套水稻抗稻瘟病基因Pib显性分子标记对600个杂交F2代单株进行早期筛选，得到185个抗病基因Pib纯合的单株，田间抗性调查结果与抗病基因分子检测结果一致。【结论】该套显性分子标记可应用于水稻抗稻瘟病基因Pib的分子标记辅助选育。

2009

0.0

罗楚平, 倪磊, 陈志谊, 刘永锋, 刘邮洲, 聂亚锋. 水稻稻瘟病接种技术及2009年江苏省区试品种抗性鉴定. 江苏农业科学, 2009, (6):178-179

Luo C

, Ni

, Chen Z

, Liu Y

, Nie Y

Inoculation technology and identification of resistance to rice blast in regional tests in 2009 of Jiangsu province.

Jiangsu Agric Sci, 2009, (6):178-179 (in Chinese)

本试验分别进行了水稻稻瘟病苗瘟接种和穗颈瘟接种技术研究,并对江苏省2009年水稻区试品种的稻瘟病抗性进行了鉴定.结果表明:不同类型水稻品种对苗瘟和穗颈瘟抗性不同,其中杂交籼稻、杂交粳稻抗性较好;常规粳稻和迟播稻的抗性较差;单个水稻品种对苗瘟的抗性和穗颈瘟的抗性不完全一致.

... 4级为穗颈发病造成白穗, 高感^[18] ...

1997

0.0

... Huang等^[19]和Hittalmani等^[4]分别运用MAS技术聚合水稻抗白叶枯病和抗稻瘟病基因 ...

2004

0.0

... Naoki等^[20]将来自Modan的抗条纹叶枯病基因Stv-bⁱ和抗稻瘟病基因Pb1通过分子标记聚合, 选育出新的抗性品种爱知106 ...

2002

0.0

... Narayanan等^[21]聚合3个主效基因Pi-1、Piz-5和Xa21到Co39, 2个主效基因Piz-5和Xa21到IR50 ...

2004

0.0

... Jiang等^[22]聚合Xa21和Bt基因到恢复系明恢63中 ...

2008

0.0

倪大虎, 易成新, 李莉, 汪秀峰, 张毅, 赵开军, 王春连, 章琦, 王文相, 杨剑波. 分子标记辅助培育水稻抗白叶枯病和稻瘟病三基因聚合系. 作物学报, 2008, 34:100-105

Ni D

, Yi X

, Li

, Wang X

, Zhang

, Zhao K

, Wang C

, Zhang

, Wang W

, Yang J

Developing rice lines resistant to bacterial blight and blast with Molecular marker-assisted selection.

Acta Agron Sin, 2008, 34:100-105 (in Chinese with English abstract)

... 倪大虎等^{[23 ]}将抗稻瘟病基因Pi9(t)及抗白叶枯病Xa21和Xa23基因聚合到同一植株中, 获得了4个三基因聚合且农艺性状优良的株系 ...

2008

0.0

柳武革, 王丰, 金素娟, 朱小源, 李金华, 刘振荣, 廖亦龙, 朱满山, 黄慧君, 符福鸿, 刘宜柏. 利用分子标记辅助选择聚合Pi-1和Pi-2基因改良两系不育瘟病. 作物学报, 2008, 34:1128-1136

Liu W

, Wang

, Jin S

, Zhu X

, Li J

, Liu Z

, Liao Y

, Zhu M

, Huang H

, Fu F

, Liu Y

Improvement of rice blast resistance in TGMS line by pyramiding of Pi-1 and Pi-2 through molecular marker-assisted selection.

Acta Agron Sin, 2008, 34:1128-1136 (in Chinese with English abstract)

... 柳武革等^[24]运用MAS技术聚合2个稻瘟病抗性基因, 培育广谱、持久抗稻瘟病两系不育系 ...