西南稻区主要水稻育种亲本的稻瘟病抗性分析

论文摘要

水稻作为全世界食用人口最多的粮食作物,其产量直接影响世界粮食的安全与稳定,而稻瘟病作为最重要的水稻病害之一,每年造成水稻的大量减产。如何有效控制这种病害一直受到研究者的广泛关注。从长远意义上讲,抗性品种的选育是防治稻瘟病的最有效途径之一。随着抗病基因的不断克隆,利用传统方法或转基因技术,可以有效地将多个抗病基因聚合到特定的材料中,选育新的广谱抗性品种。到目前为止,已报道的从水稻及其近缘种克隆了18个抗稻瘟病基因,这些基因的克隆将为选育新的抗性品种作出重大贡献。本文为了解36个水稻育种材料中的稻瘟病抗性基因分布情况,设计了11对引物检测8个稻瘟病抗性基因在供试材料中的分布情况,同时结合田间苗圃抗谱测定,旨在为育种提供思路。同时,利用9对引物对这些材料的抗病基因同源序列（RGA）进行了聚类,通过以上试验试图了解供试材料的抗病能力、抗性基因分布、抗性遗传多样性等,具体结果如下：通过苗期抗谱检测发现,丽江新团黑谷对所测试70个稻瘟病单孢菌株均表现为感病,R557、明恢63、R9311对检测菌株的抗病性较差,抗病频率位于40%左右；18B、川农1B、川农4B,地谷B的抗病频率最高,达到了90%以上；其他材料的抗病表现不一,但是保持系的平均抗病频率高于恢复系材料。天然病圃的颈瘟调出结果显示,每个材料的颈瘟发病率不一,颈瘟率位于2.78%-100%之间。川农4B,地谷B,抗恢1号,R1088等材料的颈瘟抗性较高,而金23B,明恢63等的颈瘟抗性差,丽江新团黑谷与D62B颈瘟抗性亦最差。基于抗稻瘟病苗期叶瘟表型的聚类分析显示,当欧式距离约为2.3时,川农1B、川农4B和地谷B被聚合成一类；当欧式距离约为4.158时,大多数的保持系和恢复系被聚合成各一类,这一结果表明了保持系与保持系材料之间亲缘关系较近,恢复系内各个材料之间的亲缘关系亦然；而D62B与阴性对照丽江新团黑谷的抗病表型很接近。通过11对引物检测8个稻瘟病抗性基因发现,Pid3在供试材料中均存在,只有R727、R498和R137含有Pizt基因。Pid2、Piz、Pikm、Pib、Pi-tα和Pi5等6个基因在36份材料中的出现频率分别为：25.00%、33.33%、36.11%、6.67%、0.56%、44.44%。R727、R498、R137和JR71这4个材料分别含有其中5个基因；绵恢725、R9311、珍汕B、Ⅱ-32B、金23B这6个材料只含有Pid3这一个基因,其他材料所含的待检测基因的个数从2-4不等。用设计的9对引物对所有供试材料进行RGA-PCR分析扩增条带多态性结果显示,每一引物在每一材料中扩增的条带各异,共扩增出593条条带,多态性条带为462条,多态性频率达到85.71%。引物XLRR扩增出的条带数目最多,达104条；而引物N1扩增出的多态性条带最少,只有32条；引物Pt的扩增产物多态性最好。对于水稻品系而言,绵恢725在所有引物的扩增条带的多态性最差,扩增出的总条带数最少,只有182条。进一步进行聚类分析发现：不同的引物得到的聚类结果各异,这反应了供试材料遗传背景的差异。聚类结果显示,所有的材料被分为两大类,同样显示绵恢725与其他材料的遗传差异性较大。基于RGA-PCR扩增结果的聚类分析,同样也出现了趋向于把保持系与恢复系分别聚类的现象。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 一 文献综述
• 1 稻瘟病的生活史
• 2 稻瘟病的症状
• 3 植物抗病基因的研究进展
• 3.1 植物抗病基因的克隆方法
• 3.2 植物抗病基因的特点及分类
• 4 稻瘟病抗性基因的研究进展
• 4.1 稻瘟病抗性基因的研究概况
• 4.2 稻瘟病抗性基因的克隆
• 4.2.1 Pib基因
• 4.2.2 Pid2基因
• 4.2.3 Pi-ta基因
• 4.2.4 Pi2、Pizt、Pi9三个复等位基因
• 4.2.5 Pik、Pik-m、Pik-p三个复等位基因
• 4.2.6 Pi5基因
• 4.2.7 Pia基因
• 4.2.8 Pi36和Pi37基因
• 4.2.9 Pi-t基因
• 4.2.10 Pish基因
• 4.2.11 Pb1基因
• 4.2.12 Pid3基因
• 4.2.13 pi21基因
• 4.3 RGA的研究进展
• 4.4 抗稻瘟病基因特异性标记的开发进展
• 5 本研究的目的与意义
• 二 材料与方法
• 1 水稻的供试材料
• 1.1 材料
• 1.1.1 供试的36个水稻材料
• 1.1.2 供试的70个菌株
• 1.2 培养基配方
• 1.3 银染试剂配方
• 1.4 重要的仪器设备
• 1.5 重要试剂
• 2 方法
• 2.1 稻瘟病抗性检测
• 2.1.1 稻瘟病的苗瘟抗谱检测
• 2.1.2 病圃自然发病颈瘟发病率调查
• 2.2 CTAB法提取水稻DNA
• 2.3 特异性引物检测
• 2.3.1 PCR反应程序与引物序列
• 2.3.2 酶切体系
• 2.4 RGA检测及银染方法
• 2.4.1 RGA-PCR反应体系和程序
• 2.4.2 银染
• 三 结果分析
• 1 抗性检测结果与分析
• 1.1 苗瘟抗谱检测和田间颈瘟检测结果
• 1.2 基于单孢菌株叶瘟抗感表现的聚类分析
• 2 特异性引物检测结果
• 3 RGA-PCR结果分析
• 3.1 RGA-PCR检测结果多态性分析
• 3.2 基于RGA-PCR对36个水稻供试材料扩增条带的聚类分析
• 四 讨论
• 1. 苗期抗谱检测和颈瘟调查结果
• 2 抗病基因与抗性检测的关系
• 3 关于RGA-PCR与抗性表型
• 4 进一步研究的设想
• 五 结论
• 参考文献
• 致谢