聚合稻瘟病、白叶枯病和褐飞虱抗性基因的三系恢复系改良效果的评价

82份水稻种质资源的稻瘟病抗性评价与抗性基因鉴定谢倩凤;郭建夫;杨仕华;陈志雄;程本义;黄永相;李伟【摘要】为了合理利用水稻抗稻瘟病种质资源,通过稻瘟病菌株接种鉴定并结合9个主效抗性基因的特异性分子标记检测,分析了82份地方稻种资源的稻瘟病抗性水平和携带的抗性基因.结果表明:在82份水稻材料中,宽抗谱和中等抗谱的材料分别有11份(13.4％)和55份(67.1％).携带Pia、Pita-2/Pita、Pita、Piz、Piz-t和Pik-h基因的材料分别占78.0％、76.8％、54.9％、50.0％、39.0％和35.4％;各有3个材料携带Pik基因和Pib基因,未发现携带Pik-m基因的材料.大部分供试材料含有2～5个抗性基因,随着抗性基因数量的增加,供试材料的抗病性呈上升趋势.【期刊名称】《广东农业科学》【年(卷),期】2015(042)014【总页数】5页(P31-35)【关键词】水稻;种质资源;稻瘟病抗性;抗性基因【作者】谢倩凤;郭建夫;杨仕华;陈志雄;程本义;黄永相;李伟【作者单位】广东海洋大学农学院,广东湛江524088;广东海洋大学农学院,广东湛江524088;中国水稻研究所,浙江杭州310006;华南农业大学农学院,广东广州510642;中国水稻研究所,浙江杭州310006;广东海洋大学农学院,广东湛江524088;广东海洋大学农学院,广东湛江524088【正文语种】中文【中图分类】S326稻瘟病是危害水稻生产的严重病害之一。

实践证明，合理布局和利用水稻抗性种质资源，或聚合多个抗性基因培育持久和广谱的抗病品种，是防治稻瘟病的有效措施。

而开展水稻种质资源的抗病性评价，是水稻抗性资源利用的基础工作。

近年来，我国从收集的水稻种质资源中，已筛选和鉴定出一批优良的抗稻瘟病种质［1-3］。

随着分子标记技术的快速发展，国内外学者从水稻抗病种质中鉴定和定位的稻瘟病抗性基因已超过80个，其中20个抗性基因已被成功克隆［4-5］。

水稻恶苗病抗性相关基因的鉴定及多抗基因的聚合育种利用水稻(Oryza sativa L.)是世界上最重要的粮食作物之一,养活50%的世界人口。

与其它作物类似,水稻也会遭遇许多病害,对产量造成一定的损伤。

由F.fujikuroi真菌造成的水稻恶苗病,可导致作物产量减少达40%以上,造成巨大的经济损失。

因此,非常有必要对恶苗病做一个系统的的研究,为恶苗病抗性的分子遗传机制研究的突破和深入研究提供参考。

另外,抗性基因的挖掘最终是为了育种利用,目前,稻瘟病、白叶枯病、纹枯病、恶苗病、稻曲病、褐飞虱和白背飞虱等病虫害对水稻造成很大的产量损失。

选育具有多抗基因的新品系,对确保水稻的产量安全至关重要。

本研究对不同水稻品种接种恶苗病前后的幼苗进行mRNA测序和蛋白质组相对定量分析,同时利用RIL永久群体进行恶苗病抗性的QTL定位研究,通过转录组与蛋白组定量联合分析,以及QTL定位的结果,鉴定差异表达基因、差异表达蛋白和恶苗病抗性相关QTLs,阐述恶苗病抗性的分子遗传机制,为恶苗病抗性基因的克隆和育种利用奠定基础。

在抗性基因的育种利用方面,本研究通过分子标记辅助选择(MAS)技术聚合抗病和抗褐飞虱基因,选育新的恢复系,并评价新品系在两年不同气候条件下人工接种病虫后的抗性表现。

研究结果有利于水稻的抗性育种。

1、将1个中抗恶苗病的籼稻品种9311和1个感病的粳稻品种日本晴通过RNA-Seq测序进行表达谱分析。

通过对照和处理的表达谱比较分析,9311品种共获得1,152个差异表达基因,日本晴则获得1,052个差异表达基因。

进一步比较两个品种在转录组水平上的差异,发现两个品种存在不同的表达模式。

通过GO注释和富集分析,虽然两个品种具有一样的与防御相关的GO条目,但有部分防御相关的GO条目在9311品种中特异性富集。

对防御相关的差异表达基因的具体分析发现,部分WRKYs,WAK和MAP3Ks与9311品种的恶苗病抗性有关。

稻瘟病抗性基因Pid2、Pid3和Pigm不同敲除突变体的抗性评价作者：张柱坚陈子强顾建强田大刚来源：《福建农业学报》2018年第12期摘要：谷丰B是一个广谱高抗稻瘟病水稻保持系，含有稻瘟病抗性基因Pid2， Pid3和Pigm。

为了进一步明确3个抗性基因在谷丰B中的作用，本研究利用CRISPR/Cas9多基因编辑系统构建了共敲除Pid2+Pid3+Pigm基因载体。

通过遗传转化试验以及DNA测序，T0代植株获得多种突变体组合类型。

对其中的Pid2、Pigm、Pid2+Pid3、Pid2+Pigm、Pid2+Pid3+Pigm 等5种纯合突变体的T1代株系进行稻瘟病室内接种鉴定，研究结果表明，Pid2、Pid3和Pigm 分别对86/5013、KJ201/CHE86061和 86/CHE86061/5013的菌株存在显著的抗性效应，Pid2+Pid3，Pid2+Pigm和Pid2+Pid3+Pigm的敲除株系的抗性不完全等同于单个基因的简单叠加，其中Pid2+Pid3+Pigm的突变体对菌株CHL768表现完全不同于其他类型突变体的感病性。

上述结果为解析广谱高抗稻瘟病水稻材料谷丰B的抗性遗传机理提供重要信息，也为水稻稻瘟病抗病育种研究提供参考。

关键词：CRISPR/Cas9;水稻;稻瘟病;抗性基因中图分类号：S 511文献标识码：A文章编号：1008-0384（2018）12-1231-06稻瘟病是水稻生产最严重的病害之一，流行年份一般减产10%～30%，严重年份减产40%～50%，局部田块绝收[1]。

培育和推广广谱高抗稻瘟病水稻品种是目前防治稻瘟病最经济有效且对环境安全的措施。

然而，由于抗病基因的不合理使用加速了稻瘟菌的变异，致使稻瘟病抗性品种使用3～5年后丧失抗性[2]。

因此，明确广谱高抗水稻品种抗病基因的相互作用对品种的合理布局尤为重要。

CRISPR/Cas9基因编辑技术是利用RNA介导Cas9核酸酶对靶向基因进行精确地修饰，最初是细菌和古细菌在长期演化中形成的对抗外来入侵病毒及外源DNA的一种适应性免疫防御机制[3]。

分子标记辅助改良03S的稻瘟病和褐飞虱抗性的开题报告一、研究背景随着人口的增长和食品需求的增加，粮食作物的生产越来越重要。

然而，稻瘟病和褐飞虱是影响水稻生产的两个主要问题之一。

稻瘟病是由水稻瘟疫菌引起的病害，它在潮湿的环境下扩散，使叶片、秆和穗受到损伤。

褐飞虱是水稻的主要害虫之一，通过吸食叶汁和传播病毒来损害水稻的生长和发育。

为了解决这些问题，许多育种工作已经进行，但是这些方法需要耗费大量的时间和资源，并且具有一定的局限性。

近年来，分子标记辅助选择已成为一种有前途的改良方法，它可以加快育种进程、避免不必要的交叉和节省时间和资源。

研究表明，在水稻中，许多基因与稻瘟病和褐飞虱抗性之间存在关联。

因此，利用分子标记检测这些基因将有助于育种者选择更有效的耐病和抗虫材料。

二、研究目的本研究旨在应用分子标记辅助改良水稻，以提高其稻瘟病和褐飞虱抗性。

具体目的如下：1. 筛选水稻中与稻瘟病抗性和褐飞虱抗性相关的序列标记2. 优选具有稻瘟病和褐飞虱抗性的亲本3. 鉴定育种系的稻瘟病和褐飞虱抗性4. 基于标记辅助选择育种系，提高其稻瘟病和褐飞虫抗性能力三、研究方法1. 标记筛选抽取水稻品种，使用已知与稻瘟病抗性和褐飞虫抗性相关的标记进行筛选，通过PCR扩增出相应的标记带，筛选出具备稻瘟病和褐飞虫抗性基因型的品种。

2. 亲本选择结合田间观测和基因筛选结果，根据稻瘟病和褐飞虫的抗性等级，从中选择具有优良抗性表现的亲本进行配对杂交。

3. 稻瘟病和褐飞虫抗性鉴定对前期通过筛选和选择得到的育种系进行稻瘟病和褐飞虫的抗性鉴定，从中筛选出稳定的抗性杂交后代材料。

4. 标记辅助选择基于已经得到的稻瘟病和褐飞虫抗性鉴定结果，通过分子标记辅助选择技术进行进一步筛选和优化。

四、预期结果通过本研究，我们希望达到以下几点预期结果：1. 筛选出与稻瘟病和褐飞虫抗性相关的标记2. 筛选优良的亲本进行杂交3. 鉴定出抗性育种系，并对其进行进一步的标记辅助选择4. 提高育种系对稻瘟病和褐飞虫的抗性，从而提高其生产力和产量五、研究意义本研究应用分子标记技术改良水稻的稻瘟病和褐飞虫抗性，可以缩短育种时间、降低成本、提高育种效率。

研究报告1Research Report2分子标记辅助选育聚合抗稻瘟病基因和抗白叶枯病基因的水稻改良新3恢复系45田大刚1,2陈在杰2陈子强2林艳2周元昌1*陈松彪2王锋1,2*61福建农林大学, 作物遗传育种与综合利用教育部重点实验室, 福州, 350002; 2福建省农业科学院生物技术研究所, 福建省农7业遗传工程重点实验室, 福州, 3500038通讯作者，zwy_2002@; wf@摘要本研究选择三个新育成杂交水稻恢复系闽恢3189、闽恢3229和闽恢6118为受体亲本，以携带抗910稻瘟病主基因Pi9的C750和抗白叶枯病主基因Xa23的C682为供体亲本，利用分子标记辅助选择和田间11鉴定选择相结合方法，经过多代回交、自交，获得8个导入Pi9或Xa23或Pi9+Xa23的水稻恢复系分子改12良系。

以19个福建近年稻瘟菌优势菌株和一个白叶枯病强致病菌株P6进行人工接种，结果表明，Pi9或13Xa23的导入明显提高了水稻恢复系分子改良系的稻瘟病或白叶枯病抗性。

分子改良系及其杂交组合的有效14穗数、千粒重和单株产量等与受体亲本及其杂交组合的相关农艺性状无明显差异。

这些抗性分子改良系有望升级原有受体亲本，在生产中具有良好应用前景。

1516关键词：水稻恢复系, 稻瘟病, 白叶枯病, 分子标记辅助选择, Pi9/Xa23Developing Improved Lines of Three Rice Restorers Pyramided 17Resistant Genes to Blast and Bacterial Blight by Marker-assisted 18Selection1920Tian Dagang 1,2Chen Zajie 2Chen Ziqiang 2Lin Yan 2Zhou Yuanchang 1*Chen Songbiao 2Wang Feng 1,2*21221 Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, Fujian Agricultural & Forestry23University, Fuzhou, 350002; 2 Biotechnology Research Institute, Fujian Academy of Agricultural Sciences, Fujian Key Laboratory of24Genetic Engineering for Agriculture, Fuzhou, 35000325*Corresponding authors: zwy_2002@; wf@26Abstract A broad-spectrum blast resistance gene Pi9 from a donor line C750, and a bacterial blight (BB)27resistance gene Xa23 from a donor line C682 were introgressed into three novel Indica rice restorer lines Minhui283229, Minhui 3189, and Minhui 6118 by marker-assisted backcrossing in combination with stringent phenotypicselections. A total of eight genetic improved lines carrying Pi9, Xa23 or Pi9+Xa23 were developed. Inoculations 2930of the developed lines carrying Pi9 with 19 representative blast isolates collected from Fujian province, and of the31developed lines carrying Xa23 with a destructive Xanthomonas oryzae pv. oryzae strain PXO99 (P6) revealed thatthe improved rice restorers conferred significantly enhanced resistance to blast, or to BB. Investigation of major3233agronomic characteristics indicated that the improved lines and their derived hybrid combinations were almost34identical to their original receptor lines and combinations for important yield traits, especially for productive35panicles number/plant, 1 000-grain weight, and single-plant yield. Thus, the improvement of resistances to36blast/BB would facilitate the application of the newly bred restorer lines in agriculture production.37Keywords Rice restorer line, Blast, Bacterial Blight, Marker-assisted selection, Pi9/Xa2338稻瘟病(Pyricutaria oryzae Cav.)和白叶枯病(Xanthomonas campestris pv. oryzae)分别是世界范围内对水39稻生产危害最严重的真菌性病害和细菌性病害(Singh et al., 1997)。