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分子标记在水稻抗性育种及杂交稻种子纯度和真伪鉴定中的应用

作　者: 李进波
导　师: 王志兴；戚华雄
学　校: 中国农业科学院
专　业: 作物遗传育种学
关键词: 分子标记白叶枯病褐飞虱纯度真伪鉴定
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2005年
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内容摘要

水稻是全世界最重要的粮食作物之一。白叶枯病和褐飞虱是水稻的两种主要的病虫害,利用品种抗性是防治水稻白叶枯病和褐飞虱最经济而有效的措施。为了选育多抗水稻新品种,本研究以高抗白叶枯病抗源CBB23和高抗褐飞虱品系B5为供体亲本,以杂交稻恢复系扬稻6号和1826为受体亲本,通过杂交和复交聚合抗白叶枯病基因Xa23和抗褐飞虱基因Bph14和Bph15,在各分离世代分别利用EST标记C189选择Xa23基因、利用SSR标记MRG2329和MS5选择Bph14和Bph15基因。通过苗期分子标记选择,成株期农艺性状选择,最后获得一系列Bph14、Bph15单基因和Bph14+Bph15双基因纯合且聚合有Xa23基因的水稻品系。从获得的品系中,选择其中的18份重点材料,对其白叶枯病和褐飞虱的抗性分别进行了鉴定。鉴定结果表明,育成的品系抗性明显增强,所有品系对白叶枯病都表现为抗;对褐飞虱的抗性,除2份Bph14基因纯合的品系表现为中感外,其它都为中抗以上。本研究结果表明,PCR标记C189和MRG2329、MS5完全可应用于水稻抗白叶枯病和抗褐飞虱育种实践中,并实现这两种抗性基因的分子聚合。杂交水稻的推广应用为水稻增产作出了巨大的贡献,但近年来由于生物学混杂、机械混杂和人为利用相似的种子以桃代李等,严重影响了杂交稻的种子质量。目前杂交稻的种子纯度和真伪鉴定通常是在播种前到海南进行田间种植鉴定,随着分子生物学和生物技术的发展,人们开始研究和应用DNA分子标记技术进行杂交稻种子纯度和真伪鉴定,以克服海南田间种植鉴定周期长、异地鉴定费用高等缺点。目前,利用分子标记技术对杂交稻种子进行纯度和真伪鉴定,所用的标记主要是RAPD标记和SSR标记,而SSR标记技术与RAPD技术相比,具有稳定性强和重复性好等优点。为探讨利用SSR标记技术鉴定杂交稻种子纯度和真伪的准确性,本研究利用SSR标记技术,从100对SSR引物中筛选到5对能在两优932的双亲间表现多态性的引物,然后在两优932的6种不同类型串粉混杂材料中进一步筛选特异引物。用筛选到的特异引物RM302对两优932种子进行纯度鉴定,在200粒供试种子中,鉴定出种子的纯度为90.50%,与海南田间种植鉴定结果90.60%和武汉田间种植鉴定结果91.57%基本一致。另外,利用SSR标记技术,从100对SSR引物中筛选到5对能在鄂粳杂1号的双亲间表现多态性的引物,用筛选到的引物RM206和RM340对湖北省某县种子管理站查封的“鄂粳杂1号”种子进行真伪鉴定,结果表明,两对引物在待鉴定样品A、B中均只扩增出一条带,不同于鄂粳杂1号的“杂合”带型,由此判定样品A、B不是鄂粳杂1号种子,查封的鄂粳杂1号种子是假种子。研究结果表明,利用SSR标记技术鉴定杂交稻种子纯度和真伪,结果准确、可靠,SSR标记技术完全可应用于杂交稻种子纯度和真伪鉴定。

全文目录

第一章绪论  10-19
  1.1 研究目的与意义  10-15
    1.1.1 我国水稻生产概况  10
    1.1.2 白叶枯病和褐飞虱对水稻的危害  10-11
      1.1.2.1 白叶枯病对水稻的危害  10
      1.1.2.2 褐飞虱对水稻的危害  10-11
    1.1.3 防治水稻白叶枯病和褐飞虱的对策及存在的问题  11
    1.1.4 水稻抗白叶枯病基因和抗褐飞虱基因的发掘与应用  11-13
      1.1.4.1 水稻抗白叶枯病基因的发掘与应用  11-12
      1.1.4.2 水稻抗褐飞虱基因的发掘与应用  12-13
    1.1.5 分子标记辅助育种  13-14
    1.1.6 杂交稻种子纯度和真伪鉴定  14-15
  1.2 国内外研究现状  15-18
    1.2.1 水稻抗白叶枯病的分子标记辅助育种  15-16
    1.2.2 水稻抗褐飞虱的分子标记辅助育种  16
    1.2.3 水稻多种抗性基因的分子聚合  16
    1.2.4 分子标记在杂交稻种子纯度和真伪鉴定中的应用  16-18
      1.2.4.1 RAPD标记  16-17
      1.2.4.2 SSR标记  17-18
  1.3 研究内容和方法  18-19
    1.3.1 研究内容  18
      1.3.1.1 水稻抗白叶枯病基因和抗褐飞虱基因的分子聚合  18
      1.3.1.2 利用SSR标记技术鉴定杂交稻种子纯度和真伪  18
    1.3.2 研究方法  18-19
第二章研究内容  19-36
  2.1 试验材料和方法  19-24
    2.1.1 材料  19-20
      2.1.1.1 供体亲本和受体亲本  19
      2.1.1.2 两优932的串粉混杂株  19
      2.1.1.3 作纯度鉴定的两优932种子  19
      2.1.1.4 作真伪鉴定的鄂粳杂1号种子  19
      2.1.1.5 引物及试剂  19-20
    2.1.2 方法  20-24
      2.1.2.1 技术路线  20
      2.1.2.2 PCR标记的筛选和目标基因的检测  20
      2.1.2.3 从叶片提取DNA  20-21
      2.1.2.4 从种子提取DNA  21
      2.1.2.5 PCR反应体系  21
      2.1.2.6 PCR反应程序  21
      2.1.2.7 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳  21-22
      2.1.2.8 快速银染显色  22
      2.1.2.9 琼脂糖凝胶电泳检测  22
      2.1.2.10 抗性鉴定  22-24
  2.2 试验结果与分析  24-31
    2.2.1 抗白叶枯病基因Xa23和抗褐飞虱基因Bph14、Bph15的分子聚合  24-27
      2.2.1.1 分子标记的筛选  24-25
      2.2.1.2 目标基因的检测和抗性基因聚合品系的获得  25-26
      2.2.1.3 育成品系的抗性表现  26-27
    2.2.2 SSR标记技术鉴定杂交稻种子纯度和真伪  27-31
      2.2.2.1 实例1：两优932的种子纯度鉴定  27-29
      2.2.2.2 实例2：鄂粳杂1号的真伪鉴定  29-31
  2.3 讨论  31-36
    2.3.1 携有抗褐飞虱基因Bph14或(和)Bph15材料的抗性分析  31
    2.3.2 Bph14和Bph15基因的应用前景  31-32
    2.3.3 Xa23基因的应用前景  32-33
    2.3.4 SSR标记技术鉴定杂交稻种子纯度和真伪的准确性问题  33-34
      2.3.4.1 特异引物的筛选  33
      2.3.4.2 种子纯度鉴定的样本大小  33-34
      2.3.4.3 多重PCR技术的应用  34
      2.3.4.4 真伪鉴定的证伪与证实  34
    2.3.5 DNA提取方法的选择  34-35
    2.3.6 SSR标记技术在杂交稻种子纯度和真伪鉴定中的应用前景  35-36
第三章结论  36-37
  3.1 分子标记辅助选择能实现多种抗性基因的聚合  36
  3.2 SSR标记技术能有效地鉴定杂交稻种子的纯度和真伪  36-37
参考文献  37-44
致谢  44-45
附录1(试剂)  45-46
附录2(引物特征表)  46-47
附录3(Xa23基因的连锁遗传图谱)  47-48
附录4(Bph14基因的连锁遗传图谱)  48-49
附录5(Bph15基因的连锁遗传图谱)  49-50
作者简历  50

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