分子标记辅助选择培育水稻空育131（Pi9）和空育131（cry1C~*）

论文摘要

病虫害是导致水稻减产、品质下降的主要因素。黑龙江省是全国重要商品粮生产基地,水稻是黑龙江省主要粮食作物之一。近年来,寒区水稻稻瘟病和螟虫危害面积逐年扩大,危害程度日趋严重,防治病虫害成为黑龙江省水稻生产必须面对的问题。培育及利用抗病、抗虫品种,是防治水稻病虫害的经济有效措施。水稻起源于南方热带或亚热带沼泽地区,作物起源地往往是遗传多样性中心。南方籼稻抗稻瘟病基因资源要比北方粳稻丰富。但是,由于稻瘟病鉴定困难、连锁累赘等原因,利用杂交或回交手段,将籼稻抗稻瘟病基因转移到黑龙江水稻基因组,培育寒区抗稻瘟病水稻品种的努力,多年来一直没有取得突破性进展。同时,在水稻物种内目前还没有发现有效的抗螟虫基因。因此,通过常规的育种方法培育寒区广谱、持久抗稻瘟病品种十分困难,培育抗螟虫水稻品种几乎是不可能的。随着现代分子生物学的发展,利用DNA分子标记辅助选择技术,可以加快育种进程和克服连锁累赘等障碍,将籼稻抗稻瘟病基因以及转基因抗螟虫水稻抗虫基因,导入到黑龙江水稻品种中,培育寒区抗稻瘟病及抗螟虫水稻新品种成为可能。水稻品种空育131(Oryza sativa L.ssp.Japonica)具有早熟、优质、丰产、耐寒、适应性强等特征特性,是近年来黑龙江省水稻种植面积最大的品种。但是,随着利用年限增加和种植面积扩大,稻瘟病和螟虫对空育131危害越来越严重。如果赋予水稻品种空育131新的抗稻瘟病基因及抗螟虫基因,培育抗稻瘟病、抗螟虫的空育131,必将为黑龙江省水稻生产发展及稳定起到重要作用。本研究利用分子标记辅助选择技术与回交转育相结合,将粳稻K22中的广谱高抗稻瘟病基因Pi9以及转基因水稻材料中花11(cry1C*)的抗螟虫基因cry1C*,导入到水稻品种空育131,同时将其它基因恢复为受体亲本空育131的遗传背景,培育寒区抗稻瘟病、抗螟虫水稻品种空育131。主要研究结果如下：1.筛选到了在抗稻瘟病基因供体亲本K22和受体亲本空育131间有多态性的、与目的基因Pi9紧密连锁的SSR标记SRM24和SRM91。SRM24和SRM91可以用于培育水稻品种空育131(Pi9)的前景选择。2.筛选到了在抗稻瘟病基因供体亲本K22和受体亲本空育131间有多态性的、均匀分布于水稻12个连锁群上的23个SSR标记,可以用于培育水稻品种空育131(Pi9)的背景选择。3.进行了供体亲本K22和受体亲本空育131之间的杂交,得到F1代群体并进行真伪杂种鉴定。F1真杂种与受体亲本空育131回交,得到BC1F1代植株,BC1F1自交得到BC1F2代群体。BC1F2代进行前景与背景选择,将背景恢复率高的阳性植株与轮回亲本空育131回交得到BC2F1代植株。同样选择背景恢复率高的阳性植株与轮回亲本空育131回交得到BC3F1代植株。4.利用cry1C*基因引物,PCR扩增检测了转基因水稻中花11(cry1C*)中的cry1C*基因。同时,筛选到了在抗虫基因供体亲本中花11 (cry1C*)和受体亲本空育131间有多态性的23个SSR标记,可以用于培育水稻品种空育131(cry1C*)的背景选择。

论文目录

• 中文摘要
• Abstract
• 第1章 前言
• 1.1 水稻稻瘟病研究进展
• 1.1.1 稻瘟病概述
• 1.1.2 稻瘟病菌遗传多样性及致病机制
• 1.1.3 稻瘟病抗性基因鉴定及分子定位
• 1.1.4 Pi9基因的相关研究
• 1.2 水稻抗虫研究进展
• 1.2.1 水稻虫害及其防御
• 1.2.2 水稻抗虫遗传研究
• 1.3 分子标记辅助选择
• 1.3.1 分子标记
• 1.3.2 SSR标记
• 1.3.3 分子标记辅助选择的原理与优点
• 1.4 分子标记在育种上的应用
• 1.4.1 回交转育
• 1.4.2 基因聚合
• 1.5 本研究目的与意义
• 第2章 材料与方法
• 2.1 水稻品种（系）空育131（Pi9）的培育
• 2.1.1 植物材料
• 2.1.2 SSR标记
• 2.1.3 主要试剂及其配方
• 2.1.4 主要仪器
• 2.1.5 技术路线
• 2.1.6 分子检测方法
• *）的培育'>2.2 水稻品种（系）空育131（cry1C^*）的培育
• 2.2.1 植物材料
• 2.2.2 SSR标记
• 2.2.3 主要试剂及其配方
• 2.2.4 主要仪器
• 2.2.5 技术路线
• 2.2.6 分子检测方法
• *基因'>2.2.7 PCR检测cry1C^*基因
• 第3章 结果与分析
• 3.1 培育水稻品种空育131（Pi9）前景选择的SSR标记
• 3.2 培育水稻品种空育131（Pi9）背景选择的SSR标记
• 3.3 培育水稻品种空育131（Pi9）的杂交及回交后代鉴定选择
• 1代真伪杂种鉴定'>3.3.1 F₁代真伪杂种鉴定
• 1F₁代及BC₁F₂代前景选择和BC₁F₂代背景选择'>3.3.2 BC₁F₁代及BC₁F₂代前景选择和BC₁F₂代背景选择
• 2F₁代前景选择及背景选择'>3.3.3 BC₂F₁代前景选择及背景选择
• *）'>3.4 培育水稻品种空育131（cry1C^*）
• 3.4.1 目的基因的PCR特异扩增
• 3.4.2 背景选择的SSR标记
• 第4章 讨论
• 4.1 用于培育空育131（Pi9）水稻前景选择的SSR标记
• 4.2 用于培育空育131（Pi9）水稻背景选择的SSR标记
• 4.3 培育空育131（Pi9）水稻杂交及回交后代的鉴定选择
• *）的培育'>4.4 抗虫转基因衍生品种空育131（cry1C^*）的培育
• 4.5 今后进一步需要完成的工作
• 第5章 结论
• 参考文献
• 致谢