水稻抗褐飞虱基因的定位和分子标记辅助选择育种利用

【摘要】褐飞虱(NilaparvataLugens(Stal))是亚洲稻区主要的水稻害虫之一,其危害具有暴发性、毁灭性和隐蔽性。该虫栖息于稻丛基部,刺吸韧皮部汁液,造成植株枯萎。严重时大面积稻田出现“虱烧”,致使水稻减产甚至绝收。长期以来,主要依赖于各种化学农药的防治措施,不但严重污染、破坏自然环境和生态平衡,同时还导致了褐飞虱抗药性的产生；而且对稻米品质和粮食安全也造成了严重的影响。抗性品种的选育和利用被认为是防治褐飞虱最为经济有效的方法。然而,褐飞虱对抗虫品种具有极强的适应能力。抗虫品种推广之后,能够克服品种抗性的褐飞虱新“生物型”也随即出现,致使原品种抗性发生退化或者丧失。因此,不断挖掘和利用新的抗褐飞虱基因,聚合多个抗性基因,选育具有持久抗虫性的水稻品种,已成为防治褐飞虱危害的首要任务。由于水稻抗褐飞虱表型鉴定的复杂性,利用常规育种手段往往难以有效利用抗性基因。通过水稻抗褐飞虱基因的精细定位找到与之紧密连锁或者共分离的分子标记,然后借助分子标记辅助选择(MAS)技术,则可以有目的地将抗虫基因导入优良栽培稻进行抗虫新品种的培育。本研究分析了一个抗褐飞虱籼稻品种LV-4抗褐飞虱的遗传基础,并进行了两个抗褐飞虱主基因Bph3和Bph27(t)的分子标记辅助选择育种利用研究。主要研究结果如下：1.LV-4是本实验室筛选到的一个高抗褐飞虱的越南水稻品种,苗期和成株期均表现较高的褐飞虱抗性。利用LV-4分别与感虫品种02428、C418杂交,采用标准苗期集团法对亲本、LV-4/C418F1及LV-4/02428F2：3家系进行褐飞虱抗性鉴定,发现LV-4对褐飞虱的抗性受一对显性基因控制。进一步利用一个包含159个单株的LV-4/02428F2分离群体构建遗传连锁图谱,并以F2：3家系的抗虫性表现推测对应F2单株的表型,进行抗褐飞虱基因的连锁分析。在第4染色体短臂两个SSR标记RH0078和S4-2之间约1.3cM的范围内检测到一个LOD值为33.76,贡献率为62.4%的抗褐飞虱主基因,命名为Qbph4。该基因的定位为培育抗褐飞虱水稻新品种提供了基因资源及可用于分子标记辅助选择育种的分子标记。2.在完成两个抗褐飞虱主基因Bph3和Bph27(t)精细定位的基础上,分别利用与其紧密连锁的分子标记RH0078、RH007、Q13和Q31,以宁粳3号为轮回亲本,通过连续回交,进行Bph3和Bph27(t)抗褐飞虱分子标记辅助选择育种。通过六次回交,获得了一系列遗传稳定的Bph3和Bph27(t)导入系。田间目测各株系农艺性状表现,从中选取了8个Bph3导入系和4个Bph27(t)导入系进行综合评价。抗虫鉴定结果显示,所获得的导入系均表现较高的褐飞虱抗性；进一步考察各家系的农艺性状,结果表明除结实率外,其他农艺性状与轮回亲本宁粳3号无显著差异。利用均匀分布于水稻12条染色体的376个分子标记,对其中3个家系进行了背景检测,背景回复率在92.80%-95.75%。分析发现,各家系除目标基因外,同时还导入了一个与其连锁的较大的染色体片段。为了打破不利连锁,缩小渗入片段,本研究进一步扩大BC2F2群体,加密Bp嬲和Bph27(t)连锁标记,以获得一系列小片段渗入系。本研究创制Bph3和Bph27(t)抗褐飞虱新材料,为水稻抗褐飞虱育种奠定了基础。
【作者】康海燕；
【导师】翟虎渠；
【作者基本信息】南京农业大学，作物遗传育种，2013，硕士
【关键词】抗褐飞虱；基因定位；分子标记辅助选择；抗性基因导入系；水稻；

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