抗白叶枯病Xa23基因和抗稻瘟病基因Pigm的分子标记辅助育种研究

论文摘要

水稻白叶枯病（rice bacterial blight）和稻瘟病（rice blast）是影响水稻的两大主要病害,培育与应用抗病品种是防治水稻病害的有效手段之一。利用分子标记辅助选择（Molecular Marker-assisted Selection,MAS）将抗病基因转入目标品种中,培育出高产、多抗和农艺性优良的品种,对水稻育种有着重大的实践意义。本论文以引进的抗白叶枯病基因Xa23和抗稻瘟病基因Pigm为目的基因,运用与Xa23基因连锁的EST标记C189和Pigm位点中的一段核苷酸序列设计的分子标记M26205进行MAS法将抗病基因导入水稻恢复系。通过杂交和分子标记辅助选择技术,将亲本材料18113携有的水稻白叶枯病抗病基因Xa23导入受体亲本亚种间恢复系H705和优质恢复系H706。利用标记C189检测目的基因,在18113/H705 F3和18113/H706 F3株系中,分别获得71和52份携有Xa23纯合基因型的恢复系。采用水稻白叶枯病Ⅳ型小种代表菌株浙173进行剪叶接种,分别鉴定出61和44份抗病株系,它们的MAS准确率分别为85.92%和84.61%。本研究表明C189是有效检测Xa23基因的分子标记之一,其假阳性几率高于理论交换率的现象有待于进一步的研究。采用杂交系谱法将GM4携有的稻瘟病抗性基因Pigm导入不同优良水稻恢复系中,利用引物M26205检测来自14个国家的118份稻种资源,其中8份材料扩增出一条800bp的谱带,其它110份材料未扩增出任何条带。对GM4/M61等8个组合的49份后代衍生系材料进行PCR分析,获得9份携有Pigm纯合基因型的恢复系。采用9个浙江稻瘟病菌小种鉴定这9份材料的抗瘟性,结果均表现为抗或中抗。分析9份材料的农艺性状,结果表明,Pigm基因的导入对有效分蘖数和千粒重有负效应,对每穗实粒数和结实率有正效应。以Pigm纯合基因型的D3与含抗白叶枯病基因Xa23的FH450进行杂交,分别用抗稻瘟病标记M26205和白叶枯病抗性标记C189检测F3群体,获得12份具双抗基因的株系群,后续的抗性鉴定和农艺性状评价正在进行中。运用DNA分子标记鉴别和区分品种间或相似或差异的特性对水稻新品种的培育及指纹建立有重要的意义。选用12对SSR分子标记对18113/H706 F4及双亲间总DNA扩增,共获得69条谱带,其中49条具有材料间的多态性,多态性水平为71.01%。以SSR标记扩增条带和15个农艺性状表观值对24份F4衍生系及双亲进行遗传分析聚类,结果扩增条带聚类将24份材料归为4个组10个亚组,农艺性状聚类成5个组13个亚组。两种方法的遗传聚类间或相似或相差较远,因此12个首选SSR标记可否鉴定品种的相似性还有待更深入的研究。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 文献综述
• 1.1 我国水稻主要病害概况及其病原菌研究
• 1.1.1 白叶枯病和稻瘟病简介
• 1.1.2 白叶枯病菌的致病性分化研究
• 1.1.3 稻瘟病菌遗传的多样性和易变性
• 1.2 水稻的抗病性研究及基因定位
• 1.2.1 水稻抗病基因的遗传定位
• 1.3 水稻抗病基因的克隆及功能研究
• 1.3.1 白叶枯病抗性基因的克隆
• 1.3.2 稻瘟病抗性基因的克隆
• 1.4 分子标记辅助选择育种的回顾及前景
• 1.4.1 分子标记的发展
• 1.4.2 MAS在抗性育种方面的研究进展
• 第2章 通过MAS选育携有水稻白叶枯病抗性基因Xa23的水稻植株
• 2.1 材料与方法
• 2.1.1 供试材料
• 2.1.2 供试白叶枯病菌种、接种方法和抗性分级标准
• 2.1.3 分子标记
• 2.1.4 水稻基因组DNA的提取
• 2.1.5 PCR反应及电泳
• 2.1.6 农艺性状考察
• 2.2 结果与分析
• 2.2.1 EST标记C189的多态性分析
• 3群体单株的分子检测'>2.2.2 F₃群体单株的分子检测
• 2.2.3 分子检测基因的纯合阳性单株对白叶枯病抗感反应
• 2.2.4 抗病单株主要农艺性状分析
• 2.3 讨论与结论
• 第3章 MAS选育携稻瘟病抗性基因Pigm的水稻恢复系
• 3.1 材料与方法
• 3.1.1 植物材料
• 3.1.2 供试稻瘟病菌种、接种方法和抗性分级标准
• 3.1.3 分子标记
• 3.1.4 水稻基因组DNA的提取
• 3.1.5 PCR反应及电泳
• 3.1.6 农艺性状考察
• 3.2 结果与分析
• 3.2.1 M26205分子标记鉴别Pigm基因的多态性分析
• 3.2.2 M26205分子标记检测高代衍生系的Pigm基因
• 3.2.3 携Pigm纯合基因型株系的抗瘟性评价
• 3.2.4 携Pigm纯合基因型株系的农艺性状表现
• 3.3 Pigm和Xa23双抗基因的聚合
• 3.4 讨论与结论
• 第4章 SSR分子标记鉴别水稻衍生系的遗传聚类分析
• 4.1 材料与方法
• 4.1.1 供试材料
• 4.1.2 SSR标记
• 4.1.3 水稻总DNA的提取
• 4.1.4 PCR反应及电泳
• 4.1.5 抗白叶枯病株系遗传相似性聚类分析
• 4.1.6 农艺性状考查
• 4.2 结果与分析
• 4.2.1 SSR标记的多态性分析
• 4.2.2 基于12对SSR标记扩增谱带的遗传聚类图
• 4.2.3 基于15个农艺性状表型值的遗传聚类图
• 4.2.4 DNA标记遗传聚类与农艺性状遗传聚类间的关联
• 4.3 讨论
• 4.3.1 12个首选SSR标记鉴别同一组合衍生系的可行性
• 4.3.2 两种品种鉴别方法的关系
• 参考文献
• 附录A 论文使用的缩写说明
• 攻读学位期间取得的研究成果
• 致谢