水稻地方品种江南晚的稻瘟病抗性QTL定位分析

作     者：王瑞森 

作者单位：南京农业大学 

学位级别：硕士

导师姓名：张红生

授予年度：2016年

学科分类：09[农学] 0904[农学-植物保护] 090401[农学-植物病理学] 090402[农学-农业昆虫与害虫防治] 

主      题：水稻 稻瘟病菌 QTL定位 苗瘟 穗瘟 

摘      要：全世界一半以上人口以稻米为主食,水稻(Oryza sativa L.)在生长过程中受多种病虫的危害,稻瘟病是影响稻米产量和品质的主要病害之一。它是由子囊真菌引起的流行性病害,在水稻不同发育时期均能发生。长期生产实践证明,使用农药防治稻瘟病会造成严重的环境污染问题,因此挖掘新的抗病位点,特别是数量遗传位点(Quantitative Trait Locus,QTL),并结合分子标记辅助选择(Marker-Assisted Selection,MAS)的方法,将多个基因或位点聚合到一个品种中,是目前最为有效的策略。水稻地方品种在长期的自然选择下,进化出了独有的抗病基因,从地方品种中挖掘并利用这些抗病基因是目前抗稻瘟病研究的一个方向。太湖流域地处长江中下游,是我国水稻重要起源地之一,蕴藏着丰富优异的种质资源,研究这一地区地方品种的抗稻瘟病性,发掘和鉴定新的抗病基因位点对我国水稻抗稻瘟病育种工作具有重要意义。本研究选择来自太湖流域的粳稻地方品种江南晚和苏御糯为亲本,构建重组自交系群体(recombinant inbred lines,RILs)。于不同年份和地区对这个群体进行苗瘟和穗瘟接种鉴定,按照病情指数统计发病情况。结果表明:重组自交系群体在苗期和孕穗期接种后,其群体中病情指数分布呈现连续的偏分布遗传特征。对群体中相同家系苗瘟和穗瘟抗性相关性分析,发现呈显著正相关。说明江南晚可能不止携带一个稻瘟病抗性基因,是多个抗病位点共同作用。从实验室保存和新开发的2000对分子标记中筛选在亲本间存在多态性的标记,从中挑选93对差异明显,均匀分布在12条染色体标记。对群体进行基因型分析,并采用复合区间作图法,构建了一张连锁遗传图谱,总遗传距离1,690.76cM,平均间距18.18cM。用北1接种后的苗瘟和穗瘟发病情况为表型指标,运用QTLIciMapping4.0定位软件对抗病QTL进行检测,共检测到10个抗病位点,分别位于水稻的第6、7、9和11号染色体上,其中7个是穗瘟抗性QTL,3个苗瘟抗性相关QTL。关于穗瘟抗性位点,于2014年江苏、2015年海南和2015年江苏三个环境下均能检测到一个主效抗性位点qPbj-11-1位于11号染色体长臂末端标记RM27273和RM27381之间,LOD值分别是23.24、34.75和24.71,分别解释39.92%、53.68%和24.71%的表型变异。其他位点(qPbj-6-1,qPbj-7-1,qPbj-7-2,qPbj-9-1)均只在单一环境下检测到。2014年江苏环境下检测到qPbj-7-1,LOD值为4.86,解释了 6.91%的表型变异。2015年海南环境下检测到qPbj-7-2,LOD值为2.84解释了 2.88%的表型变异。2015年江苏环境下检测到qPbj-6-2和qPbj-9-1,LOD值为3.28和2.55,分别解释了 3.7%和7.05%表型变异。关于苗瘟抗性,2013年温室、2014年温室和2015年温室三次试验中均检测到一个位于11号染色体上的位点qLbj-11-1,位于标记RM27273到RM27381之间,LOD值分别为9.74,13.12和5.35分别解释了 18.84%,23.6%和10.9%的表型变异。其中,qPbj-6-1,qPbj-7-1和qPbj-7-2增效效应来自于苏御糯,其它位点均来自江南晚。结合苗瘟与穗瘟之间的显著相关性以及定位结果,我们发现在江南晚11号染色体长臂末端存在一个主效基因可能同时影响苗瘟和穗瘟抗性。江南晚作为稻瘟病抗源具有较高的育种应用价值,同时也为穗瘟抗性研究提供思路。