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        46份粳稻品種抗稻瘟病基因的分子檢測(cè)及抗性評(píng)價(jià)研究

        2018-05-14 08:59:55陳培峰喬中英謝裕林董明輝伍應(yīng)保朱勇良宋云生
        安徽農(nóng)業(yè)科學(xué) 2018年34期
        關(guān)鍵詞:水稻

        陳培峰 喬中英 謝裕林 董明輝 伍應(yīng)保 朱勇良 宋云生

        摘要 [目的]對(duì)46份粳稻品種抗稻瘟病基因進(jìn)行分子檢測(cè),并對(duì)其進(jìn)行抗性評(píng)價(jià)。[方法]利用水稻稻瘟病抗病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21的功能標(biāo)記對(duì) 46份育種材料進(jìn)行分子標(biāo)記檢測(cè),結(jié)合稻瘟病抗性接種鑒定,對(duì)基因型與表型進(jìn)行相關(guān)性分析。[結(jié)果]46 個(gè)品種中攜帶Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21抗性基因的材料分別為 18、35、22和16個(gè),其中3個(gè)材料含有4個(gè)抗性基因;6個(gè)材料含有 3個(gè)抗性基因;25個(gè)材料含有 2個(gè)抗性基因;11個(gè)材料含有 1個(gè)抗性基因;1個(gè)未檢測(cè)到抗性基因。結(jié)合稻瘟病田間抗性鑒定表明,同時(shí)含有3個(gè)以上抗性基因的材料只有2份表現(xiàn)為中感(MS)和感病(S),其他均為中抗(MR)以上。[結(jié)論]單一抗病基因型的抗病能力因新生理小種的出現(xiàn)而不穩(wěn)定,抗病基因的聚合利用和新的廣譜抗性基因的發(fā)掘迫在眉睫。

        關(guān)鍵詞 水稻;抗稻瘟病基因;分子標(biāo)記檢測(cè);抗性評(píng)價(jià)

        中圖分類號(hào) S511文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 0517-6611(2018)34-0065-03

        稻瘟病是水稻重要病害之一,具有傳播速度快、發(fā)生范圍廣、暴發(fā)頻率高、危害嚴(yán)重等特點(diǎn),在我國(guó)常年均有不同程度的發(fā)生,造成的產(chǎn)量損失可達(dá)40%~50%,局部田塊甚至顆粒無收[1]。挖掘有效的抗病基因,通過生物技術(shù)將抗病基因?qū)胨酒贩N內(nèi)快速培育出抗病水稻品種是解決水稻稻瘟病危害的重要途徑[2-5]。隨著分子標(biāo)記技術(shù)的普遍應(yīng)用,大量新的抗稻瘟病基因被定位在不同的染色體上。到目前為止,有50多個(gè)抗瘟基因(或QTLs)被定位。除了第3號(hào)染色體沒有發(fā)現(xiàn)抗稻瘟病基因外,其他染色體上都含有1~3個(gè)抗性基因位點(diǎn)。許多抗稻瘟病基因被定位在第6、11和12號(hào)染色體上[6-8],抗性基因分子標(biāo)記的設(shè)計(jì)研發(fā)為抗性基因在水稻抗病育種中的開發(fā)利用提供了有效手段。但稻瘟病菌容易發(fā)生變異,同一水稻產(chǎn)區(qū)稻瘟菌的種群結(jié)構(gòu)及生理小種經(jīng)常發(fā)生變化,導(dǎo)致抗病品種在種植數(shù)年后,抗性水平下降甚至喪失[9-10]。通過發(fā)掘、鑒定抗稻瘟病基因資源,鑒定抗病基因,對(duì)于有效、合理地利用抗病基因資源,利用分子標(biāo)記輔助選擇培育持久抗稻瘟病品種有重要意義。筆者以江蘇省主要利用的4個(gè)抗病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21的分子標(biāo)記對(duì)46份育種材料進(jìn)行基因檢測(cè),并對(duì)材料進(jìn)行穗頸瘟人工接種鑒定,通過材料的抗病表現(xiàn)綜合評(píng)價(jià)抗病基因在育種中的利用價(jià)值。

        1 材料與方法

        1.1 供試材料

        供試品種 46 份,為蘇州市農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻育種的中間穩(wěn)定材料。

        1.2 稻瘟病抗性田間鑒定方法

        采用田間誘發(fā)的方式,用蘇御糯作為感病對(duì)照品種。5月12日育秧,地寬100 cm,插秧前劃行、插牌。每個(gè)品種南北方向,5行10穴插秧。在參試品種兩側(cè)插種感病誘發(fā)品種蘇御糯,間隔插秧。在水稻分蘗初期,田間撒播上年收集的稻瘟病菌標(biāo)樣,有利于發(fā)病,在水稻基本黃熟后調(diào)查水稻穗頸瘟。按國(guó)家統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),檢查發(fā)病情況,分級(jí)記載。

        1.3 稻瘟病抗性基因的分子標(biāo)記

        利用Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21抗性基因引物檢測(cè)材料,引物名稱、序列及其擴(kuò)增片段預(yù)期大小見表 1。

        1.4 稻瘟病抗性基因檢測(cè)

        采用 SDS 法提取水稻基因組 DNA。以基因組DNA 為模板進(jìn)行基因片段擴(kuò)增,PCR 反應(yīng)體系參照范方軍等[11]的方法。反應(yīng)產(chǎn)物經(jīng) 1%的瓊脂糖凝膠電泳分離,溴化乙錠染色,在紫外凝膠成像儀上觀察并照相。

        2 結(jié)果與分析

        2.1 稻瘟病田間抗性鑒定結(jié)果

        由表2可知,在46 份品種中,蘇2473表現(xiàn)為抗?。≧);蘇4081、蘇4088、蘇5069、蘇5234等 11個(gè)材料表現(xiàn)為中抗(MR);蘇2479、蘇2483、蘇5073、蘇5079等21個(gè)材料表現(xiàn)為中感(MS);蘇2766、蘇5126、蘇5127、蘇5283、蘇5286等 13 個(gè)品種表現(xiàn)為感?。⊿);未有材料表現(xiàn)為高感(HS)。

        2.2 稻瘟病抗性基因檢測(cè)結(jié)果

        利用水稻稻瘟病基因Pi-ta、Pi-b、Pi54和Pi21的功能標(biāo)記檢測(cè)46份育種材料,結(jié)果表明(表2),蘇2473、蘇5069、蘇5073、蘇5079等18個(gè)材料含有抗稻瘟病基因 Pi-ta,占比為39.13%;蘇2473、蘇2479、蘇2483、蘇2766等35個(gè)材料含有抗稻瘟病基因 Pi-b,占比為76.09%;蘇2473、蘇2479、蘇2483、蘇4081 等22 個(gè)材料含有抗稻瘟病基因 Pi54,占比為47.83%;蘇2473、蘇5114、蘇5234、蘇5245等 16 個(gè)材料含有抗稻瘟病基因 Pi2 占比為34.78%。蘇2473、蘇6000、蘇6002 這3個(gè)材料含有4個(gè)抗性基因,蘇5069、蘇5114、蘇5234、蘇5878等 6 個(gè)材料含有 3 個(gè)抗性基因;蘇2479、蘇2483、蘇2766、蘇4081等 25個(gè)材料含有 2 個(gè)抗性基因;蘇5126、蘇5127、蘇5281、蘇5348等11個(gè)材料含有 1 個(gè)抗性基因;蘇5290未檢測(cè)到抗性基因。

        結(jié)果還表明(表3),未檢測(cè)到抗性基因的1個(gè)材料表現(xiàn)為感?。⊿);檢測(cè)到1個(gè)抗性基因的材料中有7個(gè)材料表現(xiàn)為中感(MS),4個(gè)材料表現(xiàn)為感?。⊿);檢測(cè)到2個(gè)抗性基因的材料中有5個(gè)材料表現(xiàn)為中抗(MR),13個(gè)材料表現(xiàn)為中感(MS),7個(gè)材料表現(xiàn)為感?。⊿);檢測(cè)到3個(gè)抗性基因的材料中有4個(gè)材料表現(xiàn)為中抗(MR),1個(gè)材料表現(xiàn)為中感(MS),1個(gè)材料表現(xiàn)為感?。⊿);檢測(cè)到4個(gè)抗性基因有1個(gè)材料表現(xiàn)為抗?。≧),2個(gè)材料表現(xiàn)為中抗(MR)。

        3 結(jié)論與討論

        培育和利用抗病品種是目前防治稻瘟病最經(jīng)濟(jì)有效的措施,然而由于稻瘟病菌的致病性分化嚴(yán)重,生理小種多,變異頻繁,給抗病品種的選育帶來了困難,因此發(fā)掘、鑒定和利用抗病資源,并通過分子標(biāo)記定位抗病基因,并通過標(biāo)記輔助選擇提高抗病品種的選擇效率,對(duì)指導(dǎo)培育更優(yōu)良的抗稻瘟病新品種具有重要的理論和實(shí)踐意義。Pi-ta 、Pi-b、Pi54和 Pi21是水稻育種中重要的抗稻瘟病基因,研究表明抗稻瘟病基因Pi-ta 和Pi-b與穗頸瘟抗性存在顯著相關(guān)性[11-12]。有研究發(fā)現(xiàn)Pi-ta、Pi-b、Pi54、Pikm在山東及黃淮區(qū)新選育品種中分布頻率較高,其中 Pi-b、Pi54、Pikm的分布頻率超過或接近50%,且Pikm與稻瘟病抗性存在顯著相關(guān)[13]。該研究表明,Pi-b在供試材料中分布頻率較高,達(dá)76.09%,大多數(shù)材料均含有Pi-b基因,Pi-ta和Pi21的分布頻率僅有35%左右。結(jié)合稻瘟病田間抗性鑒定表明,同時(shí)含有3個(gè)以上抗性基因的材料只有2份表現(xiàn)為中感(MS)和感?。⊿),其他均為中抗(MR)以上,而只含其中1個(gè)抗性基因材料中未出現(xiàn)中抗以上的材料。由于抗病品種的單一化以及稻瘟病菌的復(fù)雜性和易變性,單一優(yōu)勢(shì)抗性基因的利用極易使得稻瘟病菌群體中的毒性小種演變成為優(yōu)勢(shì)小種而造成水稻稻瘟病抗性喪失,因此,抗病基因的聚合利用和新的廣譜抗性基因的發(fā)掘是今后水稻抗稻瘟病育種工作的重點(diǎn)。

        參考文獻(xiàn)

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