水稻條紋葉枯病抗性的遺傳分析和基因定位.pdf

1、水稻條紋葉枯病(rice stripe)是由水稻條紋病毒(rice stripe virus，RSV)引起的病毒病，其傳毒介體主要是灰飛虱(Laodelphax striatellus Fallen)。該病最早于1903年在日本發(fā)現(xiàn)，朝鮮、前蘇聯(lián)也有分布。我國水稻條紋葉枯病最早發(fā)生于1964年，70年代較輕，80年代有所上升，90年代發(fā)病趨勢逐年加重。目前在江蘇、河南等省已成為重大的爆發(fā)性病害，重病區(qū)的發(fā)病面積占水稻種植面積的90％以上

2、，病穴率高達70-90％，嚴(yán)重的田塊顆粒無收，造成了巨大的經(jīng)濟損失。僅2004年，江蘇省水稻條紋葉枯病發(fā)病面積達133萬hm<'2>，損失達25億公斤。目前生產(chǎn)上主要通過改進栽培技術(shù)和適期防蟲治病相結(jié)合的方法進行防治，但由于灰飛虱傳毒的瞬時性和持久性，防蟲治病十分困難，而且化學(xué)殺蟲劑的利用存在許多缺點：①污染環(huán)境；②在殺滅灰飛虱的同時，也殺死或驅(qū)趕了灰飛虱的天敵，破壞了灰飛虱與天敵的生態(tài)平衡；③一些殺蟲劑，如吡蟲啉、氯氫菊酯等還能夠刺激

3、灰飛虱雌蟲產(chǎn)卵；④長期使用化學(xué)殺蟲劑會使昆蟲產(chǎn)生抗藥性。雖然最近新興推廣應(yīng)用了病毒鈍化劑，但效果并不顯著。因此，選育優(yōu)良的抗病品種，利用品種自身的抗性被認(rèn)為是最經(jīng)濟有效的方法之一。然而，目前我國生產(chǎn)上推廣種植的粳稻品種大多高感條紋葉枯病，而且唯一研究比較清楚的抗性基因Stvb-i也未被充分利用。所以挖掘新的抗條紋葉枯病資源，定位新的抗條紋葉枯病基因，利用分子標(biāo)記輔助選擇方法培育高抗條紋葉枯病新品種是當(dāng)前水稻育種的重要任務(wù)。 本研

4、究鑒定了來自云南、太湖流域等地的314份水稻地方品種對條紋葉枯病的抗性，并對其中8個抗性品種的抗性特性進行了研究；同時還分析了中抗品種IR24、高抗品種IR36、Kasalath和窄葉青8號對條紋病毒和介體灰飛虱抗性的數(shù)量性狀基因座。有關(guān)研究結(jié)果如下： 1.對來自云南、太湖流域等地的314份地方品種進行了條紋葉枯病抗性的篩選，共篩選出高抗品種68份，中抗25份，中感93份，高感128份。然后利用強迫飼毒、集團接種、非嗜性測驗、抗

5、生性測驗的方法分析了其中8個抗性品種的抗性特性，結(jié)果表明IR36、Kasalath、窄葉青8號、道人橋、DV85，既抗條紋病毒又抗介體灰飛虱，對條紋葉枯病所表現(xiàn)的抗性是條紋病毒和介體灰飛虱抗性共同作用的結(jié)果；愛知97和Kenta Nakan抗條紋病毒，但不抗介體灰飛虱，對條紋葉枯病所表現(xiàn)的抗性是品種對條紋病毒的抗性；而IR24對條紋病毒和介體灰飛虱都表現(xiàn)中等抗性。研究結(jié)果為在水稻條紋葉枯病抗性育種中進一步利用這些抗源提供了參考。

6、 　　2.利用Asominori×IR24RIL群體在強迫飼毒和田間鑒定條件下，利用以Asominori為背景的IR24染色體片段置換系(CSSL)群體在田間鑒定條件下，在第11染色體標(biāo)記XNpb257(G257)附近各檢測到1個QTL；利用IR36/Nekken2的RIL群體在強迫飼毒和集團接種條件下，在第11染色體標(biāo)記區(qū)間RM202－RM287各檢測到1個QTL；利用Nipponbare/Kasalath//NipponbareBI

7、L群體在集團接種條件下，在第11染色體標(biāo)記區(qū)間S2260-G257檢測到1個QTL。將這4個群體的連鎖圖譜與Temnyth等2001年發(fā)表的連鎖圖譜相比較，發(fā)現(xiàn)XNpb257(G257)與RM287緊密連鎖，而且位于Stvb-i基因所在的標(biāo)記區(qū)間，因而該位點在不同的環(huán)境條件和不同的遺傳背景下都能穩(wěn)定表達，其等位基因?qū)l紋葉枯病抗性的遺傳起主要作用。進一步利用Nipponbare/Kasalath//NipponbareBIL群體分析發(fā)現(xiàn)

8、該位點位于SSR標(biāo)記BJll-8與G257的1.9cM之間，與該位點緊密連鎖的SSR標(biāo)記BJll-8無疑加速了標(biāo)記輔助選擇在我國抗條紋葉枯病水稻育種中的利用。 3.利用Asominori×IR24RIL群體和相應(yīng)的染色體片段置換系(CSSL)群體，在田間鑒定條件下檢測到的qSTV3-b與錨定在CSSLl8 IR24片段上的QTL相吻合，表明該QTL表達穩(wěn)定。利用以Asominori為背景的IR24染色體片段置換系(CSSL)群體在田間鑒

9、定條件下在CSSL5IR24片段上檢測到1個主效QTL，而且得到了2005年田間鑒定結(jié)果的進一步證實。但由于利用相應(yīng)的RIL群體沒被檢測到，所以該位點的表達受遺傳背景的影響。進一步精細(xì)定位和圖位克隆這兩個QTLs，對于研究條紋葉枯病的抗性機制具有重要的理論和實際意義，而且這兩個穩(wěn)定表達的新位點為條紋葉枯病抗性品種的培育提供了新抗源。4.利用Nipponbare/Kasalath//Nipponbare BIL群體，在第3染色體標(biāo)記R1

10、618-C595和R2170-C1135區(qū)間各檢測到1個與介體灰飛虱抗性相關(guān)的QTL(qSBPH3-α,qSBPH3-b)，LOD值和貢獻率分別為3.12和2.96,11.69％和11.36％。利用IR36/Nekken2RIL群體在第9、12染色體上標(biāo)記區(qū)間RM257-RMl60和RM19-RM247也分別檢測到1個介體灰飛虱抗性相關(guān)的QTL(qSBPH9，qSBPHl2)，LOD值分別為1.55、17種奠定了基礎(chǔ)。 5.品種Kasa

11、lath既抗條紋病毒又抗介體灰飛虱，利用Nipponbare/Kasalath∥Nipponbare BIL群體，將條紋病毒和介體灰飛虱抗性QTLs分別定位在第3和第11染色體上，而且條紋病毒和介體灰飛虱抗性并不相關(guān)，證明品種Kasalath對條紋病毒和介體灰飛虱的抗性由不同的基因所控制。 6.秈稻品種窄葉青8號對條紋病毒的耐性很強，本研究利用窄葉青8號/武育粳3號F<,2>群體，構(gòu)建連鎖圖譜，分析對條紋葉枯病抗性的數(shù)量性狀基因座。強迫

12、飼毒條件下，在第1、7、11染色體上各檢測到1個QTL，LOD值在2.0-2.83之間，貢獻率在0.29-12.98％之間；田間鑒定條件下，在1、5、10染色體上各檢測到1個QTL，LOD值在2.0-3.06之間，貢獻率為8.27-9.93％。其中在強迫飼毒條件下檢測到的qSTV7和在田間鑒定條件下檢測到的qSZV5和qSTV10位點，增強抗性的等位基因來自抗性親本窄葉青8號，暗示窄葉青8號對條紋葉枯病的抗性是由微效多基因控制，而且這些

13、基因?qū)Νh(huán)境敏感；在強迫飼毒條件下檢測到的qSTV1-a和qSTV11以及在田間鑒定條件下檢測到的qSTV1-b，增強抗性的等位基因來自感病親本武育粳3號，表明感病親本武育粳3號也攜帶多個微效的抗性基因。除此之外，利用Asominori×IR24 RIL群體，在強迫飼毒的條件下在第3、8、11染色體上各檢測到3個QTL(qSTV3-a、qSTV8、qSTV11-c)，在田間鑒定條件下在第5、7染色體上各檢測到一個QTL(qSTV5、qST

14、V7)；利用相應(yīng)的IR24染色體片段置換系(CSSL)群體，在CSSL6、CSSL25、CSSL36的IR24片段上各檢測到1個QTL,所有這些QTL都是在單個環(huán)境條件下被檢測到。 利用IR36／Nekken2 RIL群體，在強迫飼毒和集團接種條件下各檢測到3個和2個QTL，其增強抗性的等位基因均來自IR36，進一步分析所檢測到的QTL間的互作，發(fā)現(xiàn)強迫飼毒條件下檢測到的3個位點間，以及集團接種條件下檢測到的2個位點間均不存在互