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水稻白叶枯病和稻瘟病抗性分子标记辅助选择研究

作　者: 周元飞
导　师: 牟同敏；卢兴桂
学　校: 华中农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 水稻白叶枯病稻瘟病分子标记辅助选择(MAS) 基因聚合
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2003年
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内容摘要

白叶枯病和稻瘟病是水稻的两大病害，发病时可以导致产量下降甚至绝收，长期以来给水稻生产带来巨大风险。用分子标记辅助选择的方法培育抗病品种可以有效的降低这种风险，而且是水稻高产、优质、多抗综合育种目标的重要组成部分，具有深远的实践意义。试验选用超级杂交稻“两优培九”的父本“9311”为改良对象，以IRBB21（Xa21）作为抗白叶枯病基因的供体，通过一次杂交和三次回交，将Xa21基因导入9311，然后自交两次获得比较稳定的株系（BC₃F₃）。用Xa21的连锁标记pTA248和基因内标记MXA21对Xa21进行前景选择，从BC₃F₃代44个株系中选到了Xa21基因纯合的株系4个，分别为M071、M082、M086和M087，Xa21基因分离的株系8个，其余株系中未检测到Xa21基因。白叶枯病抗性鉴定采用Xa21基因的鉴别菌系菲律宾6号小种PXO99，结果表明M071和M082两个株系抗性水平与供体IRBB21相当，抗性达到R级，M086和M087两个株系的抗性相同，抗性级别为抗到中抗（R／MR），略低于IRBB21，9311为感病（S级），因此获得株系抗白叶枯病性状比轮回亲本有明显提高。在亲本9311与IRBB21之间共筛选了248对SSR引物，获得了76个多态性SSR标记，多态性比例为30.65％。用这些标记进行4个株系（BC₃F₃）与9311的遗传背景比较，结果显示这4个株系回复到轮回亲本的遗传背景比例在73.68％到88.16％之间，加上杂合标记最高回复到92.11％。分子标记遗传背景分析结果与全生育期农艺性状考察结果相一致，农艺性状越接近轮回亲本的株系，分子标记基因型与轮回亲本越相似。从总体上看，M086和M087两个株系的综合性状与9311已非常相似，M071、M082与9311的差别较大，比较明显的是它们的齐穗期比9311晚三天。由M086与不育系培矮64S配的杂交种F₁在抗白叶枯病性状得到改良的情况下，其它性状与对照两优培九的表现差别不大。M071虽然在性状上与9311有较大的差别，但所配组合优势较强，可能有较好的应用前景。具有单个抗病基因的品种在生产上大面积种植仍然面临着抗性丧失的危险，因此用分子标记辅助选择将多个抗病基因聚合到一起能够实现对病原菌的广谱高抗。亲本CBB23携带抗白叶枯病基因Xa23，亲本BL123携带抗稻瘟病基因Pi1、Pi2和Pi3，两者进行杂交，获得F₁再自交得F₂。对F₂群体进行抗稻瘟病筛选，淘汰感病植株后的群体再用各个抗病基因的连锁标记进行分子标记辅助选择。其中Xa23基因用两侧的标记PK3和PK4同时筛选，Pi1、Pi2和Pi3分别用R10、AP22和G103标记进行筛选，结果获得了多种类型的多基因累加系。用白叶枯菌系PXO99对部分Xa23基因纯合的累加系进行了苗期白叶枯病抗性鉴定，结果各株系与亲本CBB23相似，均高抗白叶枯病，而BL123为感病，用分子标记PK3和PK4对Xa23基因进行选择是可靠的。周元飞水稻白叶枯病和稻瘟病抗性分子标记辅助选择研究所获得的既抗白叶枯病又抗稻瘟病的累加系可以作为优良的抗源，去改良生产中具有强大应用潜力的感病品种，能够起到提高育种效率和缩短育种年限的作用。

全文目录

摘要  5-7
Abstract  7-9
第一章文献综述  9-24
  1 我国水稻生产及其主要病害概况  9
  2 解决水稻病害的对策  9-12
    2.1 栽培管理结合农药和生物防治  9-10
    2.2 品种多样性以及种植结构的优化  10
    2.3 运用分子育种技术进行品种抗病性的改良  10-12
  3 水稻病原菌的分布与遗传多样性  12-13
  4 水稻与病原菌的基因对基因关系  13-14
  5 水稻抗病基因的发掘与研究  14-17
    5.1 水稻抗病基因的遗传研究与定位  14-16
      5.1.1 抗白叶枯病基因  14-15
      5.1.2 抗稻瘟病基因  15-16
    5.2 水稻抗病基因的克隆  16-17
      5.2.1 抗白叶枯病基因  16-17
      5.2.2 抗稻瘟病基因  17
  6 水稻分子标记辅助选择  17-23
    6.1 分子标记的类型  18-20
    6.2 分子标记辅助选择的策略  20-21
    6.3 水稻抗病分子标记辅助选择研究进展  21-23
      6.3.1 回交转育  21-22
      6.3.2 基因聚合  22-23
  本研究的目的和意义  23-24
第二章 9311抗白叶枯病分子标记辅助选择研究  24-33
  1 材料和方法  24-26
    1.1 材料来源  24-25
    1.2 抗性基因分子标记检测  25
    1.3 白叶枯病抗性鉴定  25-26
    1.4 转育株系与轮回亲本的遗传背景比较  26
    1.5 农艺性状考察  26
  2 结果  26-31
    2.1 白叶枯病抗性基因Xa21的分子标记选择(前景选择)  26-27
    2.2 白叶枯病抗性鉴定  27
    2.3 株系遗传背景的SSR标记分析(背景选择)  27-30
    2.4 农艺性状考察比较  30-31
  3 讨论  31-33
    3.1 关于Xa21基因的利用  31-32
    3.2 传统育种和分子标记辅助选择的有机结合  32-33
第三章水稻白叶枯病抗性基因Xa23和稻瘟病抗性基因Pi1、Pi2、Pi3聚合的初步研究  33-40
  1 材料和方法  33-34
    1.1 材料来源  33
    1.2 抗病基因连锁标记的选用  33-34
    1.3 抗病基因的筛选方法  34
      1.3.1 稻瘟病抗性筛选  34
      1.3.2 抗病基因分子标记辅助选择  34
      1.3.3 累加系白叶枯病抗性鉴定  34
  2 结果  34-38
    2.1 与抗病基因连锁的多态性分子标记筛选  35
    2.2 稻瘟病抗性表型筛选  35
    2.3 抗病基因分子标记辅助选择  35-37
    2.4 累加系白叶枯病抗性鉴定  37-38
  3 讨论  38-40
附图  40-44
附录  44-47
参考文献  47-56
致谢  56

水稻白叶枯病和稻瘟病抗性分子标记辅助选择研究

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