利用分子标记辅助选择改良水稻稻瘟病抗性

陈红萍 刘开浪 杨宙 何展武 万鹏 曹丰生 邓伟

摘要：通过分子标记辅助选择结合传统育种技术进行抗稻瘟病（Pyricularia grisea）水稻新品种的选育。以南溪3号为受体，抗稻瘟病恢复系R432为供体，经过多代轮回选育，培育出米质优、抗性强、配合力高的早稻恢复系R677。

关键词：早稻恢复系R677;分子标记辅助选择;稻瘟病（Pyricularia grisea）;选育

中图分类号：S511         文献标识码：A

文章编号：0439-8114（2019）02-0029-04

DOI：10.14088/j.cnki.issn0439-8114.2019.02.007           开放科学（资源服务）标识码（OSID）：

稻瘟病（Pyricularia grisea）是中国稻类作物重要病害之一，由病原菌（Magnaporthe grisea.）无性世代（Pyricularia grisea）诱发，在水稻生产上引起减产等毁灭性的灾难[1-3]。这对于全世界水稻育种家选育优质、高产的优良品种具有挑战性。在中国丘陵山区地带，水稻稻瘟病发病率很高，其主要影响水稻产量，一般造成产量损失在10%～30%，严重时减产达到40%～50%，甚至存在颗粒无收的情况;其次对水稻米质也影响很大[4-8]。选育抗病性强的优良品种是保证水稻高产的有效措施。多年来，国家及地方水稻新品种审定委员会把抗稻瘟病这一项评审标准纳入其内，充分证明稻瘟病对水稻生产的危害性，并进一步证实了国家对抗稻瘟病品种的重视程度[9-12]。随着社会科技的进步，分子生物技术已经深入应用到育种科研工作中，也是作物传统育种方法的一个巨大转变，可以高效、快速、精准选育出高产、稳产、抗病性强的优良品种。

迄今为止，世界各地的育种家和植物病理学家利用分子生物技术已发掘出了超过100个抗稻瘟病的基因[10，13-15]，分别锁定在3、4、5、6、7、8、11、12号染色体上，其中已成功克隆了25个广谱抗稻瘟病的基因，如Pi1、Pi2、Pi9、Pi25、Pia、Pik、Pigm等;但大多数抗病持久性不理想[16-20]。对稻瘟病持久性抗病的问题一直受到水稻育种家的重视和关注，也是水稻育种改良项目的棘手问题。

本研究以抗稻瘟病恢复系R432为供体，南溪3号为受体，通过分子标记辅助育种选择（Marker assisted selection，MAS）将抗病、高产等优质基因导入受体亲本中，利用稻瘟病自然诱发的方法培育抗稻瘟病强、恢复度高、米质优的新恢复系，以期进一步提高其配组杂交组合的优势，为新品种选育提出参考。

1  材料与方法

1.1  试验材料

以南溪3号为受体，抗稻瘟病恢复系R432为供体，通过多世代回交选育抗性稻瘟病的强恢复系。

1.2  试验方法

1.2.1  R677的选育和恢复系鉴定方法  2011年配组杂交，当年翻秋加代，在海南省冬繁加代，通过多代回交和自交选育，从回交BC2F1到BC3F5进行抗病株检测并结合常规育种，在井冈山稻瘟病自然诱发区进行鉴定和筛选，选出了优良的理想单株。BC3F5代开始测恢，与野败不育系大量测交，筛选出强恢复系代号M11677，简称为R677。该恢复系中抗稻瘟病、株型理想、恢复力强。

1.2.2  分子标记辅助选择  在分离后代回交2代（BC2F1）三叶期采取叶片，并利用CTAB法提取DNA[21]。鉴定抗稻瘟病基因Pi1的分子标记为RM224（F，5′-ATCGATCGATCTTCACGAGG-3′;R，5′-TGCTATAA

AAGGCATTCGGGG-3′），鉴定抗稻瘟病基因Pi2的分子标记为AP22（F，5′-GTGCATGAGTCCAGCTCA

AA-3′;R，5′-GTGTACTCCCATGGCTGCTC-3′）。

PCR反应体系（15 μL）：DNA 2 μL，ddH2O 8 μL，dNTPs （10 mmol/L） 0.3 μL，正反向引物（10 μmol/L）各1.5 μL，10×PCR Buffer 1.5 μL和Taq DNA聚合酶0.2 μL。PCR反应程序：95 ℃预变性5 min;94 ℃变性30 s，55 ℃退火1 min，72 ℃延伸1 min，共37个循环;72 ℃延伸10 min。最后对扩增产物（PCR）用8%聚丙烯酰胺凝胶进行电泳检测。同时，对供试品种进行稻瘟病诱发区鉴定与验证。

2  结果与分析

2.1  分子检测抗稻瘟病基因导入的结果

采取水稻样本幼苗叶片，用含有Pi1、Pi2抗稻瘟病基因的分子标记进行检测。Pi1和Pi2的阳性对照为R432，阴性对照为南溪3号。22个选育后代样本检测结果为例，第10泳道Pi1和Pi2双阳性导入的样本为本研究的筛选单株，可用于后期的稻瘟抗性和育种评估。

2.2  R677恢复系的特征特性

R667恢复系是野败型恢复系，属于早籼类型，正季播种至始穗期86 d，恢复度高，与雄性不育系测交，结实率85%以上，具有较强的配组优势，株高110.5 cm，穗长24.6 cm，每穗粒数132.1粒，千粒重25.2 g，分蘖较好，米质一般。

2.3  欣荣优677组合主要农艺性状

利用新选育成的恢复系R677与欣荣A测交配组，筛选出强优势组合欣荣优667，全生育期113.1 d，比对照荣优463早0.7 d，株高92 cm，穗长约21.5 cm，每穗颖花115～140粒，每公顷有效穗387万，成穗率70.5%，每穗总粒数122.1粒，每穗实粒数109.8粒，千粒重26.6 g，结实率88.4%，分蘖力较强，株型适中，葉色浓绿，长势旺，后期转色好，抗倒，不易早衰。

2.4  欣荣优677的稻米品质

经农业部食品质量监督检验测试中心检测，欣荣优677出糙率80.7%，整精米率63.3%，精米率70.3%，粒长6.2 mm，粒型长宽比2.8，垩白度5.8%，垩白粒率13%，胶稠度78 mm，直链淀粉含量12.0%，碱消值4.0，水分12.9%，透明度1级。

2.5  欣荣优677的抗性表现

以荣优463为对照，分别在江西省井冈山、婺源县、宜丰县稻瘟病自然诱发鉴定区进行稻瘟病抗性鉴定。结果如表1所示，欣荣优677穗颈瘟为3级，中抗稻瘟病。

2.6  欣荣优677组合优势的评价

R677为早稻新恢复系，与多个不育系测交，杂交一代表现出优势强，产量高，米质优，抗病性强。欣荣优677组合的每公顷平均产量为755.3 kg，比对照荣优463增产1.95%，与对照产量差异不明显，但是欣荣优677组合抗稻瘟病，品质优，展现出良好的推广应用潜力。

3  讨论

选育配合力高、抗稻瘟病、品质优良的新恢复系，借助分子标记辅助育种与常规育种技术相结合的方法，可提高育种效率，减少盲目性，能够快速、有效、精准地选育出带有目标性状的强优势恢复系，又加快了抗病性基因育种的选育进程。本研究培育了1个中抗稻瘟病、米质优、一般配合力高的恢复系R677，并建立了一套完善的利用分子标记辅助选择与稻瘟病自然诱发相结合的育种体系。

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