水稻抗白叶枯病分子标记辅助育种与杂种优势利用研究

论文摘要

我国多数杂交水稻组合不抗白叶枯病，本研究通过杂交、回交将单个或多个抗病基因转到或聚合到不育系和恢复系中，对杂交水稻进行抗性改良。分子标记辅助选择（MAS）因其对目标基因的快速准确选择为回交育种提供有效工具。以回交转育为基础，采用田间接菌鉴定和分子标记检测相结合的方法，导入广谱抗白叶枯病基因Xa21和（或）Xa23，在保持原受体优良性状基础上，增强其抗白叶枯病的能力。 此外，两系杂交稻种子生产安全问题使一些企业望而却步，近年来两系杂交稻发展势头有所减弱，本研究还通过多年对我们育成的多个不育系分期播种试验，系统地对两系杂交稻种子生产安全技术进行研究，研制安徽省光温敏核不育系的育性、特性鉴定及两系杂交稻种子生产安全技术。 获得主要研究结果如下： 1) 采用分子标记辅助选择技术将抗白叶枯病基因Xa21导入光敏不育系中，育成抗白叶枯病的籼型光敏核不育系3418S（Xa21）和籼型温敏核不育系3178S（Xa21）。其抗性达到了IRBB21的抗性水平，且保持了3418S和399S的明显的光、温敏核不育特性，前者保持3418S优良经济性状，于2002年通过安徽省技术鉴定，并申报了品种权；后者经济性状优于399S。可用于两系法杂交优势利用，提高两系杂交稻对白叶枯病的抗性。 2) 将抗白叶枯病基因（Xa21）与广亲和基因聚合于恢复系中，育成抗白叶枯病的广亲和恢复系抗4183（Xa21），在保持广亲和恢复系4183优良经济性状的基础上，增强其抗白叶枯病的能力，其抗性达到了IRBB21的抗性水平，为亚种间杂种优势利用提供良好的亲本。 3) 将同位于第11条染色体的两个距离较近的抗白叶枯病基因（Xa21和Xa23）整合到一起，育成聚合Xa21和Xa23的矮败型核质互作不育系R106A，其抗白叶枯病能力增强，达到高抗水平，抗性的持久性可能会大大延长。雄性不育性稳定达标。采用分子标记对核质互作型不育系的抗性改良非常重要，但难度增加，尚未见报道。该不育系的育成，可直接配组利用。也为白叶枯病持久抗性改良提供较好的平台。 4) 1991-2001年对相继育成并通过省级技术鉴定的7个光、温敏核不育系：7001S、3502S、8087S、3516S（以上粳光敏型）、2301S、399S（以上籼温敏型）和3418S（籼光敏型）连续多年分11期播种，获得各自的生育特性、光温生态、育性（不育期、可繁期、育性转换期）、抗性、实用性等性状的大量数据，并送中国水稻所人工气候箱作育性及不育起点温度鉴定和选送3个不育系参加全国联合生态

论文目录

• 中文摘要
• ABSTRACT
• 缩略语
• 第一章 文献综述
• 1 水稻白叶枯病抗性基因的研究利用
• 1.1 水稻对白叶枯病的抗性研究
• 1.2 水稻白叶枯病抗性基因的鉴定
• 1.3 白叶枯病抗性基因的定位
• 1.4 我国水稻白叶枯病抗性基因的利用状况
• 2 MAS在育种中的应用
• 2.1 MAS在回交育种中的应用
• 2.2 MAS在基因聚合中的应用
• 3 两系法杂交水稻杂种优势利用研究进展
• 3.1 两系法杂种优势利用的历史回顾
• 3.2 两系法杂交水稻的研究与应用
• 3.2.1 水稻光敏核不育基因的标记及染色体定位
• 3.2.2 育成了一批实用性的不育系
• 3.2.3 育成了一批两系杂交稻组合
• 3.2.4 两系杂交稻技术工程化及推广应用
• 3.3 国外光、温敏核不育系研究概况
• 4 本研究的目的
• 第二章 分子标记辅助选择对杂交稻亲本的白叶枯病抗性改良
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 供试水稻材料
• 2.2 供试白叶枯病菌株、接种和鉴定
• 2.3 用于标记辅助选择的PCR标记
• 2.4 杂交、回交选择方案
• 2.5 育性鉴定方法
• 2.6 广亲和性鉴定
• 2.7 恢复性鉴定及产量比较试验
• 3 结果与分析
• 3.1 亲本及其杂种的抗性
• 3.2 光敏不育系3418S的抗性改良
• 3.2.1 MAS体系建立
• 3.2.2 抗3418S回交育种过程
• 3.2.3 改良型光敏不育系3418S（Xa21）育性鉴定筛选
• 3.2.4 改良型不育系3418S（Xa21）的抗性鉴定
• 3.2.5 改良型3418S（Xa21）播种至始穗历期比较
• 3.3 抗稻白叶枯病低温敏核不育系R3178S选育
• 3.3.1 MAS体系建立
• 3.3.2 杂交、回交育种过程
• 3.3.3 育性筛选鉴定
• 3.3.4 育成的低温敏型不育系R3178S（Xa21）的抗性鉴定
• 3.4 广亲和恢复系4183的抗性改良
• 3.4.1 MAS体系建立
• 3.4.2 改良型广亲和恢复系4183（Xa21）回交育种过程
• 3.4.3 改良型广亲和恢复系4183（Xa21）的抗性鉴定
• 3.4.4 抗性改良型抗4183（R4183）的广亲和性鉴定
• 3.4.5 抗4183恢复力鉴定和产量比较
• 3.5 “持久”抗白叶枯病的三系不育系R3106A选育
• 3.5.1 MAS体系建立
• 3.5.2 聚合抗白枯病双基因R3106A育种过程
• 3.5.3 改良型水稻新品系R106A（Xa21 & Xa23）和R106B（Xa21 & Xa23）的抗谱鉴定
• 3.5.4 改良型水稻新品系R106A（Xa21 & Xa23）育性鉴定
• 4 总结与思考
• 4.1 本研究取得的结果与意义
• 4.1.1 本研究获得主要结果
• 4.1.2 本研究的意义
• 4.2 讨论
• 4.2.1 Xa21和Xa23基因的抗病特点及其聚合育种
• 4.2.2 回交次数
• 4.2.3 选择世代
• 4.2.4 对杂交水稻的不育系进行抗性改良
• 4.2.5 分子标记在回交育种中的应用
• 4.2.6 杂交水稻白叶枯病抗性改良的策略
• 第三章 安徽省光温敏不育系育性、特性鉴定及两系杂交稻种子生产安全技术研究
• 1 前言
• 2 材料和方法
• 2.1 水稻材料
• 2.2 气象资料
• 2.3 研究方法
• 2.4 人工气候箱鉴定
• 3 研究结果
• 3.1 粳型光敏不育系的生育特性及育性
• 3.1.1 粳型光敏不育系的生育特性
• 3.1.1.1 不育系的主要性状表现
• 3.1.1.2 不育系播始历期与光温相关
• 3.1.2 粳型光敏不育系育性表现
• 3.1.2.1 自然条件下育性表现
• 3.1.2.2 人工气候箱鉴定结果
• 3.1.2.3 稳定不育期
• 3.1.3 开花习性
• 3.1.4 抗病性
• 3.1.5 不育基因等位性测定
• 3.2 籼型低温敏核不育系的育性及特性
• 3.2.1 籼型低温敏核不育系播始历期及光温相关分析
• 3.2.2 籼型低温敏核不育系育性表现
• 3.2.2.1 自然条件下的育性表现
• 3.2.2.2 人工气候箱内不同光温处理鉴定
• 3.2.2.3 稳定不育期
• 3.2.3 特征特性及抗性
• 3.3 各不育系的应用对策
• 3.4 不育系核心种子、原种生产技术
• 3.4.1.光、温敏不育系核心种子生产的必要性和特殊性
• 3.4.2.不育系核心种子生产的方法与程序
• 3.4.2.1 粳型光敏不育系
• 3.4.2.2 籼型温敏不育系
• 3.4.2.3 低温敏型不育系
• 3.4.3 建成不育系核心种子和原种生产体系
• 3.5 不育系繁殖技术
• 3.5.1 光温敏不育系繁殖的基本特点
• 3.5.2 高产繁殖技术
• 3.5.2.1 光敏不育系秋季繁殖高产技术
• 3.5.2.2 籼型温敏不育系399S、2301S海南春季繁殖高产技术
• 3.5.2.3 冷水灌溉繁殖高产技术
• 3.6 制种安全技术
• 3.6.1 选用不育起点温度低、育性稳定的实用型光温敏核不育系
• 3.6.2 将不育系育性敏感期安排在安全时段内
• 3.6.3 选择最佳抽穗扬花期
• 3.6.4 防止不育系自交结实,确保制种纯度
• 3.7 高产制种技术
• 3.7.1 合理安排制种播期和父母本播差期,确保花期安全相遇
• 3.7.2 培育适龄、多蘖壮秧
• 3.7.3 合理栽插、建立高产群体结构
• 3.7.4 “920”等激素应用
• 3.7.5 穗期病害防治
• 4 总结与讨论
• 4.1 总结
• 4.1.1 明确了实用性不育系,并为这些不育系的核心种子生产、繁殖、安全制种提供了技术依据
• 4.1.2 完善了安徽省不育系核心种子生产技术
• 4.1.3 研制了粳、籼不育系及相应父本种子繁殖技术
• 4.1.4 在安徽省首次系统地研制了两系杂交稻制种安全技术
• 4.1.5 上述繁殖、制种技术用于大面积生产
• 4.2 杂交水稻种子生产安全问题的讨论
• 4.2.1 跨省到适宜生态区异地制种
• 4.2.2 多系组合的选育
• 4.2.3 核质互作光温敏核不育系的选育
• 4.2.4 高效除杂的方法
• 4.2.4.1 除草剂敏感基因的应用
• 4.2.4.2 抗除草剂（Bastar）基因的应用
• 参考文献
• 致谢
• 附录Ⅰ：简历和主要研究成果
• 附录Ⅱ：PCR为基础的分子标记辅助选择操作步骤