秈稻恢復(fù)系桂R106對稻瘟病的抗性評價及遺傳分析

顏 群, 高漢亮*, 李道遠, 朱汝財

(1.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所,南寧 530007;2.廣西壯族自治區(qū)農(nóng)業(yè)科學(xué)院水稻研究所,南寧 530007)

稻瘟病[Magnaporthegrisea(Hebert)Barr.]是水稻主要病害之一,每年都造成嚴重的水稻產(chǎn)量損失。選育和利用抗病品種是防治該病最經(jīng)濟有效的措施[1]。但由于稻瘟病菌存在豐富的遺傳多樣性且容易變異,帶有主效基因的抗病品種一般在種植3～5年后,往往會因新的優(yōu)勢小種的產(chǎn)生而變?yōu)楦胁?。因?發(fā)掘新的具有廣譜抗性的抗稻瘟病基因,開展抗稻瘟病遺傳分析,有著重要的理論和實踐意義。國內(nèi)外許多學(xué)者在這方面已進行了廣泛的研究,目前至少已鑒定并命名了50多個抗稻瘟病基因,其中40多個基因被定位[2]。

桂R106是廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護研究所稻瘟病組從國際稻瘟病圃(IRBN)中,經(jīng)多年系統(tǒng)選育出的對稻瘟病表現(xiàn)高抗的秈稻恢復(fù)系,該恢復(fù)系與不育系中九A配組已育成了雜交稻新品種—中優(yōu)106(桂審稻2004021)[3]。本研究利用該恢復(fù)系作為研究對象,測定其對廣西稻瘟病菌的抗譜,并進行抗性遺傳分析,為標(biāo)記定位及克隆其抗性基因奠定基礎(chǔ),為稻瘟病抗性育種提供新的優(yōu)質(zhì)抗源。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

1.1.1 供試水稻品種

‘Tetep' 、‘TsuyuAKE'、‘IRBL12-M'、‘IRBL19-A' 、‘IRBL3-CP4' 、‘IRBL5-M' 、‘IRBL7-M' 、‘IRBLAA'、‘IRBLA-C'、‘IRBLKS-S' 、‘IRBLSH-B'、‘BL1' 、‘藤坂5號'等13個已知抗性基因品種,‘B40'、‘麗江新團黑谷'兩個感病對照,抗病材料‘桂R106'。

1.1.2 供試菌系

抗譜測定所用565個菌系是從廣西以下各縣(市)區(qū) ：平南 、容縣 、博白 、岑溪 、藤縣 、蒼梧 、蒙山 、昭平 、鐘山 、賀州 、防城 、合浦 、龍州 、寧明 、荔浦 、永福 、臨桂 、靈川 、全州 、凌云 、樂業(yè) 、象州 、融安 、融水 、三江、宜州、羅城、河池、金秀等地所采集穗頸瘟標(biāo)樣分離獲得,經(jīng)小種測定共7群34個中國生理小種。抗性遺傳分析選用其中產(chǎn)孢量大、致病性穩(wěn)定的6個優(yōu)勢小種,分別是：03E-11(ZB1)、03E-23(ZB5)、03E-56(ZA1)、03E-82(ZB13)、03E-109(ZB25)、03E-283(ZC1)。

1.2 試驗方法

1.2.1 抗病遺傳分析群體的配制

2002年早稻在廣西農(nóng)業(yè)科學(xué)院植保所試驗田以感病品種‘麗江新團黑谷'和已知抗性基因品種為母本,以‘桂R106'為父本配制雜交組合,分別獲得F1種子,2002年晚稻每組合種植F1植株,剔除假雜交單株,水稻成熟時收獲F2種子;以‘麗江新團黑谷'為父本與F1進行回交,收獲BC1種子。

1.2.2 播種與育苗

各試驗材料種子經(jīng)浸種催芽后播于盛有肥沃土壤的瓷盤中,同一組合的親本及不同世代材料播于同一瓷盤內(nèi),待秧苗長至2葉1心時追施尿素2～3g/盆。

1.2.3 菌系培養(yǎng)與接種鑒定

菌系的培養(yǎng)按常規(guī)方法進行。待秧苗長至3葉期時,洗下孢子,配置成濃度為100倍生物顯微鏡30～50個/視野的孢子懸浮液,在隔離接種箱內(nèi)用高壓噴霧接種,每盆接種孢子懸浮液40mL,接種后移入恒溫26℃保濕箱內(nèi)黑暗保濕24h,然后把秧苗移到保濕大棚內(nèi)繼續(xù)保濕促進秧苗發(fā)病,中午高溫時適當(dāng)以遮陽網(wǎng)遮陰以防溫度過高。6～7d后調(diào)查葉片上病斑反應(yīng)型,按國際統(tǒng)一分級標(biāo)準(zhǔn)分為0～9級調(diào)查記載病情,0～2級為抗病(R),3～4級為中抗(MR),5級以上為感(S)。

2 結(jié)果與分析

2.1 抗源桂R106對廣西稻瘟病菌的抗譜

利用分離自廣西不同生態(tài)稻作區(qū)的稻瘟病565個菌系共7群34個小種,對桂R106進行抗譜測試,結(jié)果顯示,‘桂 R106'的抗性頻率高達98.11%,而‘Tetep'的抗性頻率僅為90.89%(表 1),說明‘桂R106'屬廣譜抗稻瘟病抗源品種。

表1 ‘桂R106'對廣西稻瘟病菌的抗譜

2.2 供試品種對廣西優(yōu)勢菌系的抗性反應(yīng)

應(yīng)用廣西6個優(yōu)勢菌系對供試品種進行抗性測定,‘桂 R106'對全部菌系均表現(xiàn)抗病,而‘Tetep'只對其中的5個菌系表現(xiàn)抗病,含有Pi-a基因的品種‘RBLA-A'和含有Pi-i基因的品種‘藤坂5號'以及‘麗江新團黑谷'和‘B40'均表現(xiàn)感病,其他已知抗性基因品種只對其中的1～4個菌系表現(xiàn)抗病(表2)。

表2 供試品種對廣西6個優(yōu)勢菌系的抗性表現(xiàn)1)

續(xù)表2

2.3 ‘桂R106'及雜交后代對菌系03E-11、03E-23的抗性遺傳分析

‘麗江新團黑谷'ב桂 R106'的 F1、F2、BC1及親本對稻瘟病菌系03E-11、03E-23的抗性表現(xiàn)列于表3。從表3可以看出,親本‘桂 R106'及F1代植株對兩個菌系均表現(xiàn)為抗病,說明‘桂R106'對稻瘟病的抗性屬顯性遺傳。該組合的F2代抗病植株和感病植株的比例符合3∶1,BC1代抗病植株和感病植株的比例符合1∶1,表明‘桂 R106'對菌系 03E-11、03E-23的抗性均由1對顯性主效基因控制。

表3 ‘桂R106'及雜交后代對菌系03E-11、03E-23的抗性表現(xiàn)1)

2.4 ‘桂R106'對菌系03E-11的抗性基因與已知抗性基因的等位性分析

由表2可以看出,‘桂R106'所含的抗病基因能抵抗菌系03E-11的侵染,而 Pi-12(t)、Pi-3、Pi-5、Pi-7 、Pi-a 、Pi-at、Pi-sh 、Pi-i基因不能抵抗該菌系的侵染,說明‘桂R106'所含的抗病基因與這些基因不同;利用‘桂R106'與同樣對菌系03E-11表現(xiàn)抗病的另外5個已知基因品種雜交,所得F2代用菌系03E-11進行苗期接種鑒定,結(jié)果這5個雜交組合的F2群體都出現(xiàn)抗感分離(圖1),說明‘桂R106'所含抗病基因與這5個已知抗性基因品種所含的Pi-ta、Pi-km、Pi-19(t)、Pi-ks、Pi-b基因是非等位關(guān)系,它有可能是1個未命名的新基因。

3 討論

本研究揭示了抗源品種‘桂R106'抗譜廣,能抵抗廣西稻區(qū)稻瘟病菌主要生理小種的浸染,對供試菌系的抗性均受單基因控制,遺傳比較簡單,可以直接利用或作為本地區(qū)抗稻瘟病育種的抗源親本使用。研究結(jié)果也為標(biāo)記定位這個品種所含的抗病基因提供了信息。

圖 1 ‘桂R106'與已知基因品種雜交F2群體對菌系 03E-11的反應(yīng)

許多研究結(jié)果表明,水稻對稻瘟病的抗性往往由一對或兩對顯性主效基因控制,少數(shù)情況下為隱性基因和不完全顯性基因控制[4-9]。一般來說,由于稻瘟病菌菌株的致病性容易發(fā)生變異,從而導(dǎo)致由單顯性抗病基因控制的稻瘟病抗性持續(xù)時間不會很長,而由多個顯性抗性基因或微效基因聯(lián)合控制的抗性表現(xiàn)更為持久。本研究中,‘桂R106'對供試菌系的抗性均由一對顯性主效基因控制,這兩個基因是否相同尚未明確,需要用F2,3家系或重組自交系材料接種這兩個不同的菌系來加以驗證。而多年來,‘桂R106'在廣西各稻瘟病區(qū)種植均表現(xiàn)很高的抗病性。根據(jù)Flor“基因?qū)颉睂W(xué)說,被發(fā)現(xiàn)的抗病基因數(shù)目,不僅取決于寄主所含的抗病基因數(shù)目,也取決于鑒定所用菌系的非致病基因數(shù)目。為此,抗源‘桂R106'所攜帶的是一個廣譜、高抗的持久抗病新基因還是多個未知的抗病基因,需要用更多菌系作進一步研究與證實。

[1]Ou S H.Rice diseases[M].2nd ed.Kew,Surrey,England：Commonwealth Mycological Institute,1985：109-201.

[2]李曉方,毛興學(xué),邢丹英,等.水稻稻瘟病抗性基因研究綜述[J].分子植物育種,2003,1(5)：725-730.

[3]高漢亮,顏群,李道遠,等.抗病優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)雜交水稻新品種—中優(yōu)106[J].廣西農(nóng)業(yè)科學(xué),2004,35(6)：449-450.

[4]何月秋,唐文華.水稻抗稻瘟病遺傳研究進展[J].云南農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報,2000,15(4)：371-375.

[5]王久林,雷財林,蔣婉如,等.秈稻品種浙輻802抗稻瘟病遺傳研究[J].遺傳學(xué)報,2000,27(3)：235-239.

[6]李仕貴,馬玉清,王玉平,等.秈稻品種地谷抗稻瘟病基因的遺傳分析與定位[J].自然科學(xué)進展,2000,10(1)：44-48.

[7]王建飛,何新建,張紅生,等.太湖流域粳稻地方品種黑殼子粳對稻瘟病抗性的遺傳分析[J].遺傳學(xué)報,2002,29(9)：803-807.

[8]梁斌,余騰瓊,徐福榮,等.云南省 3個地方稻種的抗稻瘟病性遺傳分析[J].中國農(nóng)業(yè)科學(xué),2002,35(7)：784-788.

[9]王忠華,賈育林,RobertGFjellstrom.粳稻品種Katy和Kaybonnet對稻瘟病抗性的遺傳分析[J].江蘇農(nóng)業(yè)科學(xué),2005(1)：45-49.