利用分子标记辅助选育水稻抗褐飞虱三系恢复系

论文摘要

杂交水稻为提高我国水稻单产做出了重要贡献,在杂交水稻生产中,稻褐飞虱是危害最严重的虫害之一。目前解决稻褐飞虱危害的主要方式是施用化学农药,化学农药的施用使稻米农药残留与环境污染问题日趋严重。因此,利用抗性基因培育抗性杂交水稻新品种是防治稻褐飞虱最经济有效的方法。我们通过分子标记辅助选择与传统育种技术相结合的手段,利用与Bphl4、Bph15基因分别紧密连锁的分子标记B14、B15,对9311×B5的杂交、回交及自交后代进行分子检测及田间抗性选育,获得了农艺性状上与轮回亲本9311相似,同时又含有供体亲本目的基因的抗褐飞虱的稳定株系CN311。然后,又利用与Rf3和Rf4基因紧密连锁的分子标记W010和W838,结合之前的B14和B15共四个标记对R188×CN311的杂交、自交及回交的各个世代进行检测及选育,获得了含有2个纯合的恢复基因标记和2个纯合抗褐飞虱基因标记的水稻材料K39—744、K39-745和K39-747。对K39-744、K39—745和K39-747等3份水稻材料与亲本R188和CN311进行农艺性状调查发现,3份材料在外观上基本相似,且农艺性状比较R188更近于CN311。对K39-744、K39-745和K39-747等3份水稻材料与亲本R188和CN311进行遗传背景分析表明,它们在遗传背景上较靠近CN311。利用SSR标记我们构建了K39-744、K39-745和K39-747 3份水稻材料的遗传物理图谱,在图谱中可以看出Bph14和Bph15基因所在的染色体区段,是来源于CN311相应染色体的一段,Rf3和Rf4基因所在的染色体区段,是来源于R188相应染色体的一段,在染色体水平上说明了这三个株系中含有Bphl4、Bph15、Rf3及Rf4基因。为了验证抗褐飞虱恢复系K39-744、K39-745和K39-747及相关亲本的褐飞虱抗性水平,以感虫品种TN1为对照,采用标准苗期群体筛选的方法进行鉴定。结果表明,9311和R188两个受体亲本是不抗褐飞虱的,B5和CN311两个供体亲本对褐飞虱的抗性达到最高级别（免疫）,而培育的抗褐飞虱基因纯合的K39-744、K39-745和K39-747三个株系至少达到高抗水平。以三系抗稻瘟病不育系川谷A为母本分别与K39-744、K39-745和K39—747配制测交组合,得到并种植F1（冈优725为对照）。结实率分别为86.62%、87.05%及89.81%,比对照冈优725（结实率为82.69%）还高。说明它们具有良好的恢复能力,在培育抗褐飞虱杂交水稻上将有较大的应用潜力。此外,我们还对Rf3、Rf4基因及其组合恢复力进行了的初步研究。结果表明,含有两个恢复基因标记的植株要大于含有一个恢复基因标记的植株,并且含Rf4基因标记的植株要大于含Rf3基因标记的植株。这可能说明了恢复基因存在累加效应,并且Rf4基因的恢复力要大于Rf3基因的恢复力,与前人对Rf3和Rf4基因的研究结果相符。综上所述,我们已经获得了三个高抗褐飞虱的三系恢复系,并将在培育抗褐飞虱杂交水稻新品种方面发挥其重要的作用,从而大大减小褐飞虱对水稻的为害,提高粮食产量。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 水稻分子标记相关研究进展
• 1.1.1 水稻分子标记辅助选择的原理及特点
• 1.1.2 分子标记辅助选择在水稻育种中的运用
• 1.1.3 水稻分子标记辅助选择育种存在的问题及展望
• 1.2 水稻胞质雄性不育主要类型及恢复基因的相关研究进展
• 1.2.1 水稻雄性不育的概念
• 1.2.2 水稻雄性不育的分类
• 1.2.3 胞质雄性不育育性恢复基因的作用机理
• 1.2.4 水稻胞质雄性不育育性恢复基因的遗传机理
• 1.2.5 水稻胞质雄性不育育性恢复基因的定位研究进展
• 1.2.6 问题与展望
• 1.3 水稻抗褐飞虱基因的定位及其育种进展
• 1.3.1 褐飞虱对水稻的为害
• 1.3.2 水稻抗褐飞虱资源的鉴定和利用
• 1.3.3 水稻抗褐飞虱基因的定位与克隆研究
• 1.4 研究的目的和意义
• 2 材料与方法
• 2.1 材料
• 2.1.1 水稻材料
• 2.1.2 褐飞虱虫源
• 2.1.3 SSR引物的来源
• 2.1.4 实验试剂及溶液
• 2.1.5 仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 植物总DNA的提取（SDS法）
• 2.2.2 分子标记辅助选择
• 2.2.3 遗传背景分析及遗传物理图谱的构建
• 2.2.4 Rf3、Rf4恢复基因对三系不育系的恢复能力初步研究
• 2.2.5 抗褐飞虱鉴定---苗期群体筛选鉴定法
• 3 结果与分析
• 3.1 目的基因分子标记辅助选育分子标记的获得
• 3.2 抗褐飞虱材料CN311的分子标记选育及其遗传背景分析
• 3.2.1 抗褐飞虱材料CN311的获得
• 3.2.2 抗褐飞虱材料CN311的分子辅助选育情况
• 3.2.3 CN311的遗传背景分析
• 3.3 抗褐飞虱三系恢复系材料K39的获得
• 3.4 抗褐飞虱材料K39遗传背景分析及遗传物理图谱的构建
• 3.4.1 抗褐飞虱材料K39的遗传背景分析
• 3.4.2 遗传物理图谱的构建
• 3.5 抗褐飞虱材料K39的褐飞虱抗性鉴定
• 3.6 抗褐飞虱材料K39杂交组合表现
• 3.7 Rf3、Rf4基因及其组合恢复力的初步研究
• 3.7.1 含Rf3、Rf4及基因组合的标记研究材料的获得及育性相关农艺性状的考察
• 3.7.2 对40个单株的遗传背景分析研究
• 4 讨论与结论
• 4.1 分子标记辅助选择是获得抗褐飞虱恢复系的有效技术手段
• 4.2 多基因聚合是培育高抗性、持续性水稻新品种的有效途径
• 4.3 抗褐飞虱恢复系的遗传背景分析和遗传物理图谱的构建
• 4.4 抗褐飞虱鉴定方法
• 4.5 恢复基因与恢复力关系的初步探索
• 参考文献
• 致谢