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基因聚合改良水稻恢复系先恢207和R1005的抗性

作　者: 闫成业
导　师: 牟同敏
学　校: 华中农业大学
专　业: 作物遗传育种
关键词: 水稻 金优207 Q优6号 抗性改良 分子标记辅助选择 基因聚合育种
分类号: S511
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


病虫害一直是影响水稻高产、稳产的重要因素之一,其中稻瘟病、白叶枯病、纹枯病、褐飞虱、稻纵卷叶螟、二化螟等是水稻的主要病虫害,危害面积及造成产量损失均排前列。据全国农业技术推广服务中心(NATESC)统计信息显示,2010年和2011年全国水稻重大病虫害累计发生总面积分别达到8857万hm2次和9523万hm2次。这些病虫害的发生害严重影响稻米产量、品质及其商业价值。众多的研究证明,选育抗病虫品种是最经济、最有效的方法。本研究通过杂交及回交,并结合分子标记辅助选择(MAS)和基因聚合技术,将白叶枯病抗性基因Xa7、Xa21、Xa23以及抗螟虫基因cry1C*渗入到水稻恢复系先恢207中；将稻瘟病抗性基因Pi9、白叶枯病抗性基因Xa23、褐飞虱抗性基因Bph14及Bph15、螟虫抗性基因cry1C*分别渗入到水稻恢复系R1005中,培育新的抗病虫恢复系。将选育的新株系与不育系配制杂交组合,并进行抗性鉴定、主要农艺性状、产量和稻米品质的比较试验与分析,获得以下研究成果：1.获得了携带Xa7、Xa23、 Xa7+Xa21、 Xa7+Xa23基因的先恢207背景改良株系各2个、携带Xa21基因的改良株系1个。接种7个白叶枯病菌进行抗性鉴定表明：携带Xa7基因的株系和杂交组合抗PXO61、GD1358、ZHE173、 YN24、 FuJ等5个菌株,携带Xa21基因的株系和杂交组合抗PX06、 PXO99、 GD1358、 ZHE173、 YN24、 FuJ等6个菌株,携带Xa7+Xa21基因的株系和杂交组合对7个菌株均表现中抗、抗病或高抗,携带Xa23基因和携带Xa7+Xa23基因的4个株系和杂交组合对7个菌株均表现抗病或高抗。初步筛选出2个携带Xa7基因的组合金23A/CY10012-2及金23A/1436、1个携带Xa7+Xa21基因的组合金23A/CY10004-7,分别抗5个、6个和7个白叶枯病菌株,且产量、稻米品质和生育期均与金优207相似。2.获得了1个携带Xa21+cry1C*基因、2个携带Xa7+Xa21+cry1C*基因、5个携带Xa7+Xa23+cry1C*噬因的先恢207背景改良株系。8个株系及其配制的杂交组合对7个菌株的抗性均有明显提高,其中携带多基因的株系及杂交组合,抗性和抗谱优于单基因株系及杂交组合。杂交组合的CRY1C*蛋白表达量低而稳定,全生育期不防治的栽培条件下,不受螟虫的危害。初步筛选出1个携带Xa21+cry1C*基因的组合金3A/CY10034-8(千粒重高于金优207)、2个携带Xa7+Xa21+cry1C*基因的组合金23A/CY10038-1、金23A/CY10039-1,单株产量比金优207明显提高,稻米品质和主要农艺性状基本与金优207相似。3.获得了61份分别携带Xa23、Bph14+Bph15、 cry1C*基因的R1005背景改良株系。携带Pi9基因株系CY11705-38和CY11707-6的主要农艺性状、产量、稻米品质基本与R1005相似,在恩施和远安进行稻瘟病抗性鉴定表明2个株系的稻瘟病抗性明显提高；配制的组合Q2A/CY11705-38、 Q2A/CY11707-6、川农1A/CYl1705-38、川农1A/CY11707-6的主要农艺性状、产量、稻米品质分别与对照Q2A/R1005、川农1A/R1005相似,稻瘟病抗性也明显提高。其中携带Xa23基因株系CY11701-4及组合Q2A/CY11701-4、川农1A/CY11701-4对接种的7个菌株(PXO61、 PXO99、GD1358、 ZHE173、 HeN11、 YN24和FuJ)均表现高抗水平。经主要农艺性状、产量及主要稻米品质指标分析,CY11701-4与R1005没有显著差异,Q2A/CY11701-4与对照Q2A/R1005、川农1A/CY11701-4与川农1A/R1005的主要农艺性状没有显著差异,但产量显著提高。3个携带Bphl4+Bphl5基因纯合株系(CY11711-14、 CY11712-5、 CY11714-100)的苗期接虫鉴定和成株期田间自然诱发鉴定,3个株系对褐飞虱表现高抗水平。对育成的3个株系与3个不育系配制杂交组合进行苗期褐飞虱抗性鉴定,结果显示Bphl4、 Bphl5基因在杂合状态下抗性不如纯合状态,表现不抗褐飞虱。表明恢复系具有抗性,而不育系不抗杂交组合,不能明显提高其配制出杂交组合的褐飞虱抗性。

全文目录


摘要  7-9
Abstract  9-12
第一章 文献综述  12-27
  1 水稻抗病虫基因鉴定、定位、克隆研究及其应用  12-25
    1.1 水稻稻瘟病抗性研究进展  12-16
      1.1.1 水稻稻瘟病抗性基因的鉴定、定位与克隆  13-15
      1.1.2 水稻稻瘟病抗性基因在育种中的应用  15-16
    1.2 水稻白叶枯病抗性研究进展  16-20
      1.2.1 水稻白叶枯病抗性基因的鉴定、定位与克隆  17-19
      1.2.2 水稻白叶枯病抗性基因在育种中的应用  19-20
    1.3 水稻褐飞虱抗性研究进展  20-23
      1.3.1 水稻褐飞虱抗性基因的鉴定、定位与克隆  21-22
      1.3.2 水稻褐飞虱抗性基因的在育种中的应用  22-23
    1.4 水稻抗螟虫研究进展  23-24
      1.4.1 水稻抗螟虫种质资源筛选及基因定位  23
      1.4.2 水稻转Bt基因的研究  23-24
      1.4.3 转Bt基因水稻在育种上的应用  24
    1.5 不同抗性基因聚合育种研究  24-25
  2 研究目的和意义  25-27
第二章 水稻恢复系先恢207的白叶枯病、螟虫抗性改良研究  27-55
  1 引言  27
  2 实验材料  27-29
    2.1 亲本材料及其来源  27
    2.2 用于分子标记辅助选择的标记引物  27-28
    2.3 用于白叶枯病抗性鉴定的菌株及对照材料  28
    2.4 用于组合测配分析的不育系及对照材料  28-29
  3 实验方法  29-33
    3.1 17个近等基因系的选育过程  29
    3.2 育成新株系组合测配  29-30
    3.3 育成新株系及其杂交组合的白叶枯病抗性鉴定及田间种植  30-31
    3.4 螟虫抗性鉴定及及CRY1C~*蛋白表达量测定  31-32
      3.4.1 稻纵卷叶螟、二化螟、三化螟危害情况调查  31
      3.4.2 CRY1C~*蛋白表达量测定  31-32
    3.5 育成新株系及杂交组合的产量、主要农艺性状及稻米品质分析  32-33
      3.5.1 产量及主要农艺性状考察方法  32-33
      3.5.2 稻米品质分析方法  33
      3.5.3 田间数据记载  33
  4 结果与分析  33-53
    4.1 第一组材料结果与分析  33-42
      4.1.1 分子标记检测结果  33-35
      4.1.2 育成株系及其杂交组合的白叶枯病菌抗性鉴定结果  35-38
      4.1.3 育成株系及其杂交组合生育期、产量和主要农艺性状表现  38-41
      4.1.4 育成株系及其杂交组合的稻米品质表现  41-42
    4.2 第二组材料的结果与分析  42-53
      4.2.1 分子标记检测结果  42-43
      4.2.2 育成株系及其杂交组合的白叶枯病菌抗性鉴定结果  43-46
      4.2.3 育成株系及其杂交组合的螟虫抗性鉴定、CRY1C~*蛋白表达量测定  46-48
      4.2.4 育成株系及其杂交组合生育期、产量和主要农艺性状表现  48-52
      4.2.5 育成株系及其杂交组合稻米品质分析  52-53
  5 讨论  53-55
    5.1 不同菌株的致病力与不同白叶枯病抗性基因的抗性、抗谱差异  53
    5.2 对改良单一性状株系和组合的评价  53-54
    5.3 对聚合两种抗性基因改良株系和组合的评价  54-55
第三章 水稻恢复系R1005的稻瘟病、白叶枯病、褐飞虱及螟虫抗性改良研究  55-86
  1 前言  55
  2 实验材料  55-56
    2.1 亲本材料及其来源  55
    2.2 用于分子标记辅助选择的标记引物  55-56
    2.3 用于白叶枯病抗性鉴定的菌株及对照材料  56
    2.4 用于褐飞虱抗性鉴定对照材料  56
    2.5 用于组合测配分析的不育系及对照品种  56
  3 实验方法  56-61
    3.1 杂交、回交选择方案及分子标记辅助选择技术路线  56-57
    3.2 育成新株系组合测配  57-58
    3.3 育成株系及其杂交组合抗性鉴定方法  58-61
      3.3.1 稻瘟病抗性鉴定方法  58-60
      3.3.2 白叶枯病抗性鉴定方法  60
      3.3.3 褐飞虱抗性鉴定方法  60
      3.3.4 螟虫抗性鉴定方法  60-61
    3.4 育成新株系及杂交组合的产量、主要农艺性状及稻米品质分析  61
  4 结果与分析  61-81
    4.1 株系选择及分子标记检测结果  61-64
    4.2 育成株系及其杂交组合抗性鉴定结果  64-72
      4.2.1 育成株系及其杂交组合稻瘟病抗性鉴定结果  64-66
        4.2.1.1 育成株系稻瘟病抗性鉴定结果  64-65
        4.2.1.2 杂交组合稻瘟病抗性鉴定结果  65-66
      4.2.2 育成株系及其杂交组合白叶枯病菌抗性鉴定结果  66-69
      4.2.3 育成株系及其杂交组合褐飞虱抗性鉴定结果  69-71
      4.2.4 育成株系及其杂交组合螟虫抗性鉴定结果  71-72
    4.3 育成株系及其杂交组合生育期、产量和主要农艺性状表现  72-77
    4.4 育成株系及其杂交组合稻米品质分析  77-79
    4.5 强优势组合的选育  79-81
  5 讨论  81-86
    5.1 稻瘟病抗性改良  81-82
    5.2 白叶枯病抗性改良  82
    5.3 褐飞虱抗性改良  82-83
    5.4 优良株系和组合评价  83-86
      5.4.1 CY11701-4  83
      5.4.2 CY11705-38  83
      5.4.3 CY11712-5  83-84
      5.4.4 Q2A/CY11701-4  84
      5.4.5 Q2A/CY11705-38  84
      5.4.6 Q2A/CY11707-6  84-85
      5.4.7 川农1A/CY11701-4  85
      5.4.8 川农1A/CY11705-38  85
      5.4.9 川农1A/CY11707-6  85-86
参考文献  86-97
致谢  97-98
附录  98

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中图分类: > 农业科学 > 农作物 > 禾谷类作物 > 稻
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