成果名称: 水稻广谱抗稻瘟病基因的挖掘及其育种应用
完成单位: 广东省农业科学院植物保护研究所
主要人员: 陈深,苏菁,杨健源,汪聪颖,汪文娟,冯爱卿,陈炳,梁丽琼
介绍:

    课题来源与背景:本项目成果来源于广东省科技计划项目课题“水稻广谱抗稻瘟病基因的挖掘及其育种应用”。绿色生产是我国未来农业发展趋势,是我国发展绿色 GDP 的要求,利用作物自身抗性控制病害已成粮食安全生产技术的重要组成部分。稻瘟病是影响华南稻区水稻安全生产最重要的病害之一。

     技术原理及性能指标:项目技术原理通过抗源筛选已获得一批高抗稻瘟病的抗源材料,针对其中筛选出来的优异抗源华占等,鉴定和定位其本身所含有的广谱抗稻瘟病基因,研究其稻广谱抗性基因的构成及功能,并将其应用于广东省主栽品种的遗传改良,可以探明真菌病害的持久抗病性分子机制及促进持久抗病育种。基因定位及抗病基因品种选育的各项技术指标均经过重复验证,切实可行并得到多家育种相关单位的推广应用证明。

    技术的创造性与先进性:项目以高感稻瘟病品种丽江新团黑谷为母本,以华占为父本,发展了丽江新团黑谷(LTH)/华占的F2抗病遗传分析群体。利用对华南水稻品种具有致病谱较广的稻瘟病代表菌株GD00-193a对随机选择的1000个来源于LTH/华占的F2个体及其F1个体进行抗病遗传分析,结果发现F1个体表型全为抗病,1000个F2个体的抗/感比率符合3:1的显性单基因分离比,说明华占至少含有一个显性抗稻瘟病基因。利用均匀分布于水稻12条染色体的300对SSR引物,通过分离群体分析结合隐性群体分析法将华占的一个抗稻瘟病基因定位于水稻第6染色体的Pi2/Pi9/Pi50区域。通过基因精细定位和候选基因测序证明华占抗性主要贡献基因为Pi2本身。利用Pi2与感病品种序列信息开发了目标基因的功能性分子标记Pi2SNP。利用该功能性分子标记对改良材料进行了分子标记辅助选择,选出了3份含有Pi2的高抗稻瘟病品系,为其抗病育种利用奠定了基础。以感病品种广恢290 为母本、暹罗占为父本,构建了广恢290 /暹罗占的F2遗传分离群体。选取致病谱较广的稻瘟病菌代表菌株GD08-T19 对来源于广恢290 /暹罗占的F1与F2个体进行了抗病遗传分析,结果显示F1个体全表现抗病,1760 个F2个体的抗感分离比率为4. 06∶ 1,表明暹罗占至少含有一个显性的抗稻瘟病基因。利用分布于Pi2、Pi1、Pita 座位附近的44 对SSR 引物,对构建的抗/感基因池及遗传分离个体进行了分析,将暹罗占含有的一个抗瘟基因定位于水稻第6 染色体Pi2 /Pi9 /Pi50 基因家族区域247 kb 的范围内。抗菌谱分析、基因特异性分子标记检测及测序分析结果表明: 暹罗占含有广谱抗瘟基因Pi50。对上述华占/LTH群体,接种稻瘟病代表菌株GD10-3001,获得的抗感作图群体进行水稻Super BSA基因定位,鉴定到其抗稻瘟病基因Pihz(t),基因结构分析发现有2个NBS-LRR基因是其候选抗病基因。项目鉴定的抗病基因是目前生产上抗谱较广且推广面积较大的品种载体基因,推广应用的辐射范围随着会进一步扩大。 技术的成熟程度,适用范围和安全性:项目从抗源华占、暹罗占鉴定了3个抗稻瘟病基因Pi2,Pi50和Pihz(t)。利用Pi2,Pi50基因序列信息,开发出其抗病基因功能SNP 标记,并应用于分子标记辅助选择育种。本项目从抗病遗传定位基因的技术成熟,高效,已得到广泛应用,利用项目技术已发表技术论文2篇,其中SCI收录论文1篇;鉴定的抗病基因经品种配组及推广应用证明在生产上适用性强,且推广应用抗病品种可大大较少化学防治病害的农药使用量,对环境友好安全。

     应用情况及存在的问题:推动产业发展方面,本项目挖掘及创制的抗性基因资源及新材料,为提高抗稻瘟病育种效率、解决华南优质籼稻抗瘟性以及提高我国水稻品种抗性水平做出了重要贡献。本项目成果促进了水稻绿色品种的选育以及水稻生产向节本增效等“供给侧”生产方式转型。生态与健康方面,本项目研发的技术将为实施以抗病品种应用为基础的病害农药减量防控技术提供有力支撑。有利于显著减少水稻生产中农药的投放,保障食品安全,改善乡村生态环境。为乡村振兴的国家发展战略提供农业技术保障。利用本研究成果选育的抗病品种,可减少农药投放,保护环境。科技进步方面,本研究较系统全面的水稻稻瘟病广谱抗性资源挖掘及应用的研究成果。在病原、寄主抗性、抗性育种等植保、遗传及育种等技术领域产生了新的思路及技术方法,这对今后开展作物抗病基因资源挖掘以及抗性育种有着较好的借鉴作用。存在问题在于部分抗病基因或材料辐射推广应用面积还有待进一步扩大。

    历年获奖情况:无。

批准登记号:
登记日期: 2019-02-20
研究起止时间: 2015-01-01至2017-12-31
所属行业: 农、林、牧、渔业
所属高新技术类别: 现代农业
评价单位名称: 广东省科学技术厅
评价日期: 2018-09-01