水稻抗条纹叶枯病的基因定位及其基因工程育种

论文摘要

水稻条纹叶枯病（Rice Stripe Disease）是由水稻条纹病毒（Rice Stripe Virus, RSV）引起的一种危害严重的水稻病毒病,通过灰飞虱刺吸以持久方式传播。该病害在我国最早发生于1963年。从上世纪90年代末开始,由于粳稻品种种植面积不断扩大,再加上种植制度改变和暖冬年份连续出现等因素,使得一度沉寂的水稻条纹叶枯病在江苏等地区又开始普遍发生,造成水稻大面积减产。过去对该病害的防治实践表明,只有培育和使用抗耐病品种才是防治该病最经济有效的途径。而目前使用的抗病品种抗源基础比较狭窄,主要是利用来自巴基斯坦籼稻Modan中的抗病基因Stv-bi,所以为了改变长期依靠单个基因抗性的现状,寻找新的抗病基因、培育优良抗病新品种成为当前防治水稻条纹叶枯病的首要任务。目前主要是通过传统的杂交育种来选育抗病新品种,但效率较低而且抗病鉴定也比较困难,而利用现代的基因工程技术来快速改良高产优质但感病的水稻品种则具有广阔的应用前景。所以本研究围绕条纹叶枯病抗性育种开展了两个方面的研究:一是寻找并定位新的抗病基因;二是利用新的基因工程技术来培育转基因抗病水稻。目前取得的研究结果如下:1、利用抗病亲本籼稻Dular和感病亲本粳稻Balilla杂交构建的F2无性系群体,在2004和2005年,采用人工接虫传毒试验,分别以株系发病率和病级指数两个指标为表型值,鉴定两个亲本和226个F2无性系对RSV的抗性。利用Windows QTL Cartographer 2.0定位软件对RSV的抗性基因进行检测。以株系发病率为表型值共检测到3个QTLs,分别命名为qSTV-3、qSTV-11b、qSTV-11c。qSTV-3位于3号染色体标记区间RM7324-RM3586,qSTV-11b和qSTV-11c位于11号染色体上两个相邻区间RM287-RM209和RM209-RM21。两年重复试验定位的QTLs位置相同,但三个QTLs的LOD值和贡献率在年度间有差异。在2004年,3个QTLs的LOD值分别为3.08、26.81、22.89,贡献率分别为4.5%、46.73%、41.09%;2005年3个QTLs

论文目录

• 中文摘要
• 英文摘要
• 符号说明
• 第1章 文献综述及研究背景
• 1.1 水稻条纹叶枯病
• 1.1.1 水稻条纹叶枯病的发生历史和当前流行现状
• 1.1.2 水稻条纹叶枯病的传毒介体—灰飞虱的基本特点
• 1.1.3 水稻条纹叶枯病在江苏再次暴发的主要原因
• 1.1.4 水稻条纹叶枯病的发病症状
• 1.1.5 水稻条纹叶枯病的防治
• 1.2 水稻条纹叶枯病的抗性遗传研究和抗病育种
• 1.2.1 水稻条纹叶枯病抗病资源的筛选及其遗传分析
• 1.2.2 条纹叶枯病抗性基因的分子定位
• 1.2.3 水稻条纹叶枯病抗性品种的培育
• 1.3 水稻条纹叶枯病毒（RSV）的分子生物学
• 1.3.1 病原及其特性
• 1.3.2 病毒基因组的结构及其特征
• 1.3.3 病毒基因组的编码蛋白
• 1.3.4 RSV 的变异
• 1.4 利用基因工程技术培育水稻条纹叶枯病抗病品种
• 1.4.1 水稻条纹叶枯病的抗病毒基因工程研究进展
• 1.4.2 利用新的基因工程策略-RNA干扰（RNA interference,RNAi）防治水稻条纹叶枯病
• 1.5 结语
• 参考文献
• 第2章 籼稻 Dular 中抗条纹叶枯病 QTLs 的初步定位
• 2.1 前言
• 2.2 材料与方法
• 2.2.1 水稻材料
• 2.2.2 传毒介体昆虫灰飞虱的采集和饲养
• 2.2.3 灰飞虱带毒率的测试
• 2.2.4 人工接虫传毒试验
• 2.2.5 条纹叶枯病抗性调查
• 2.2.6 感病植株条纹叶枯病毒的 RT-PCR 检测
• 2.2.7 DNA 提取
• 2.2.8 SSR 标记的选择和 PCR 分析
• 2.2.9 QTL 检测
• 2.3 结果与分析
• 2.3.1 亲本 Balilla 和 Dular 及 F2 无性系群体的抗条纹叶枯病表现
• 2.3.2 感病植株中条纹叶枯病毒的检测结果
• 2.3.3 以发病率为表型值进行抗条纹叶枯病的 QTL 检测
• 2.3.4 以病级指数为表型值进行抗条纹叶枯病的 QTL 检测
• 2.4 讨论
• 参考文献:
• 第3章 籼稻 Dular 中抗条纹叶枯病主效 QTLs 的精细定位
• 3.1 前言
• 3.2 材料和方法
• 3.2.1 定位群体的构建
• 3.2.2 定位群体的人工接虫试验
• 3.2.3 DNA的提取与PCR分析
• 3.2.4 新分子标记的设计
• 3.2.5 连锁值的计算与连锁图的绘制
• 3.3 结果与分析
• 3.3.1 对抗病基因位点qSTV-116 和qSTV-11c 的初步定位
• 3.3.2 对抗病基因位点qSTV-116 和qSTV-11c 的进一步定位
• 3.4 讨论
• 参考文献:
• 第4章 利用基因工程技术培育水稻抗条纹叶枯病品种
• 4.1 前言
• 4.2 材料与方法
• 4.2.1 供试材料
• 4.2.2 实验方法
• 4.3 结果与分析
• 4.3.1 CP、SP 基因片段的 RT-PCR 产物的鉴定
• 4.3.2 RNAi 载体的组装与测序比对
• 4.3.3 表达载体的组装
• 4.3.4 转化质粒在农杆菌中的稳定性
• 4.3.5 植物遗传转化与转基因植株的获得
• 4.3.6 转化植株的 PCR 分析
• 4.3.7 转基因苗的抗病性鉴定分析
• 4.3.8 接虫传毒后转基因水稻植株的 RT-PCR 分析
• 4.3.9 转基因水稻植株的几个主要农艺性状调查
• 4.3.10 转基因植株后代的遗传分析
• 4.4 讨论
• 参考文献:
• 附录1
• 附录2
• 附录3
• 附录4
• 致谢
• 攻读博士学位期间取得的科研成果