利用分子標記輔助選擇改良水稻稻瘟病抗性

陳紅萍 劉開浪 楊宙 何展武 萬鵬 曹豐生 鄧偉

摘要：通過分子標記輔助選擇結合傳統育種技術進行抗稻瘟病（Pyricularia grisea）水稻新品種的選育。以南溪3號為受體，抗稻瘟病恢復系R432為供體，經過多代輪回選育，培育出米質優、抗性強、配合力高的早稻恢復系R677。

關鍵詞：早稻恢復系R677;分子標記輔助選擇;稻瘟?。≒yricularia grisea）;選育

中圖分類號：S511? ? ? ? ?文獻標識碼：A

文章編號：0439-8114（2019）02-0029-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.02.007? ? ? ? ? ?開放科學（資源服務）標識碼（OSID）：

稻瘟病（Pyricularia grisea）是中國稻類作物重要病害之一，由病原菌（Magnaporthe grisea.）無性世代（Pyricularia grisea）誘發，在水稻生產上引起減產等毀滅性的災難[1-3]。這對于全世界水稻育種家選育優質、高產的優良品種具有挑戰性。在中國丘陵山區地帶，水稻稻瘟病發病率很高，其主要影響水稻產量，一般造成產量損失在10%～30%，嚴重時減產達到40%～50%，甚至存在顆粒無收的情況;其次對水稻米質也影響很大[4-8]。選育抗病性強的優良品種是保證水稻高產的有效措施。多年來，國家及地方水稻新品種審定委員會把抗稻瘟病這一項評審標準納入其內，充分證明稻瘟病對水稻生產的危害性，并進一步證實了國家對抗稻瘟病品種的重視程度[9-12]。隨著社會科技的進步，分子生物技術已經深入應用到育種科研工作中，也是作物傳統育種方法的一個巨大轉變，可以高效、快速、精準選育出高產、穩產、抗病性強的優良品種。

迄今為止，世界各地的育種家和植物病理學家利用分子生物技術已發掘出了超過100個抗稻瘟病的基因[10，13-15]，分別鎖定在3、4、5、6、7、8、11、12號染色體上，其中已成功克隆了25個廣譜抗稻瘟病的基因，如Pi1、Pi2、Pi9、Pi25、Pia、Pik、Pigm等;但大多數抗病持久性不理想[16-20]。對稻瘟病持久性抗病的問題一直受到水稻育種家的重視和關注，也是水稻育種改良項目的棘手問題。

本研究以抗稻瘟病恢復系R432為供體，南溪3號為受體，通過分子標記輔助育種選擇（Marker assisted selection，MAS）將抗病、高產等優質基因導入受體親本中，利用稻瘟病自然誘發的方法培育抗稻瘟病強、恢復度高、米質優的新恢復系，以期進一步提高其配組雜交組合的優勢，為新品種選育提出參考。

1? 材料與方法

1.1? 試驗材料

以南溪3號為受體，抗稻瘟病恢復系R432為供體，通過多世代回交選育抗性稻瘟病的強恢復系。

1.2? 試驗方法

1.2.1? R677的選育和恢復系鑒定方法? 2011年配組雜交，當年翻秋加代，在海南省冬繁加代，通過多代回交和自交選育，從回交BC2F1到BC3F5進行抗病株檢測并結合常規育種，在井岡山稻瘟病自然誘發區進行鑒定和篩選，選出了優良的理想單株。BC3F5代開始測恢，與野敗不育系大量測交，篩選出強恢復系代號M11677，簡稱為R677。該恢復系中抗稻瘟病、株型理想、恢復力強。

1.2.2? 分子標記輔助選擇? 在分離后代回交2代（BC2F1）三葉期采取葉片，并利用CTAB法提取DNA[21]。鑒定抗稻瘟病基因Pi1的分子標記為RM224（F，5′-ATCGATCGATCTTCACGAGG-3′;R，5′-TGCTATAA

AAGGCATTCGGGG-3′），鑒定抗稻瘟病基因Pi2的分子標記為AP22（F，5′-GTGCATGAGTCCAGCTCA

AA-3′;R，5′-GTGTACTCCCATGGCTGCTC-3′）。

PCR反應體系（15 μL）：DNA 2 μL，ddH2O 8 μL，dNTPs （10 mmol/L） 0.3 μL，正反向引物（10 μmol/L）各1.5 μL，10×PCR Buffer 1.5 μL和Taq DNA聚合酶0.2 μL。PCR反應程序：95 ℃預變性5 min;94 ℃變性30 s，55 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min，共37個循環;72 ℃延伸10 min。最后對擴增產物（PCR）用8%聚丙烯酰胺凝膠進行電泳檢測。同時，對供試品種進行稻瘟病誘發區鑒定與驗證。

2? 結果與分析

2.1? 分子檢測抗稻瘟病基因導入的結果

采取水稻樣本幼苗葉片，用含有Pi1、Pi2抗稻瘟病基因的分子標記進行檢測。Pi1和Pi2的陽性對照為R432，陰性對照為南溪3號。22個選育后代樣本檢測結果為例，第10泳道Pi1和Pi2雙陽性導入的樣本為本研究的篩選單株，可用于后期的稻瘟抗性和育種評估。

2.2? R677恢復系的特征特性

R667恢復系是野敗型恢復系，屬于早秈類型，正季播種至始穗期86 d，恢復度高，與雄性不育系測交，結實率85%以上，具有較強的配組優勢，株高110.5 cm，穗長24.6 cm，每穗粒數132.1粒，千粒重25.2 g，分蘗較好，米質一般。

2.3? 欣榮優677組合主要農藝性狀

利用新選育成的恢復系R677與欣榮A測交配組，篩選出強優勢組合欣榮優667，全生育期113.1 d，比對照榮優463早0.7 d，株高92 cm，穗長約21.5 cm，每穗穎花115～140粒，每公頃有效穗387萬，成穗率70.5%，每穗總粒數122.1粒，每穗實粒數109.8粒，千粒重26.6 g，結實率88.4%，分蘗力較強，株型適中，葉色濃綠，長勢旺，后期轉色好，抗倒，不易早衰。

2.4? 欣榮優677的稻米品質

經農業部食品質量監督檢驗測試中心檢測，欣榮優677出糙率80.7%，整精米率63.3%，精米率70.3%，粒長6.2 mm，粒型長寬比2.8，堊白度5.8%，堊白粒率13%，膠稠度78 mm，直鏈淀粉含量12.0%，堿消值4.0，水分12.9%，透明度1級。

2.5? 欣榮優677的抗性表現

以榮優463為對照，分別在江西省井岡山、婺源縣、宜豐縣稻瘟病自然誘發鑒定區進行稻瘟病抗性鑒定。結果如表1所示，欣榮優677穗頸瘟為3級，中抗稻瘟病。

2.6? 欣榮優677組合優勢的評價

R677為早稻新恢復系，與多個不育系測交，雜交一代表現出優勢強，產量高，米質優，抗病性強。欣榮優677組合的每公頃平均產量為755.3 kg，比對照榮優463增產1.95%，與對照產量差異不明顯，但是欣榮優677組合抗稻瘟病，品質優，展現出良好的推廣應用潛力。

3? 討論

選育配合力高、抗稻瘟病、品質優良的新恢復系，借助分子標記輔助育種與常規育種技術相結合的方法，可提高育種效率，減少盲目性，能夠快速、有效、精準地選育出帶有目標性狀的強優勢恢復系，又加快了抗病性基因育種的選育進程。本研究培育了1個中抗稻瘟病、米質優、一般配合力高的恢復系R677，并建立了一套完善的利用分子標記輔助選擇與稻瘟病自然誘發相結合的育種體系。

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