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水稻白叶枯病是一种毁灭性的细菌病害,是我国水稻的三大病害之一,流行年份严重影响水稻的高产、稳产、优质。水稻白叶枯病是影响亚洲水稻生产的重要限制因素,特别是在杂交水稻上的问题尤为严重。因为大部分杂交水稻的亲本都不带有抗病基因。利用水稻自身的抗病基因,培育抗白叶枯病的水稻新品种是防治该病最为经济有效的方法。随着遗传学和分子生物学技术的发展,分子标记辅助选择育种作为一种成熟、高效的育种体系,受到人们的重视,已被广泛应用于多种作物和性状的品种改良。本研究的目的是运用杂交回交的育种方法,结合分子标记辅助选择技术,将抗病基因Xa7,Xa21转入到两系不育系华201S和恢复系华恢2185中,其目的是改良杂交水稻亲本的白叶枯病抗性,从而提高杂交水稻的抗病性,使杂交水稻的产量优势得以发挥。主要研究结果如下:
1.以带有Xa7和Xa21抗白叶枯病基因的华恢20作为供体亲本,通过1次杂交、3次回交和2次自交,已经分别将Xa7和Xa21基因渗入到水稻光温敏核不育系华201S中,培育出农艺性状稳定并且与受体亲本华201S相似的分别含有Xa7基因和含有Xa21基因的新株系各4个。田间抗性鉴定结果表明:含有Xa21抗性基因的改良株系,接种PXO61后,平均病斑长度在0.6-2.0 cm之间;接种ZHe173后平均病斑长度在0.5-2.3 cm之间:接种PXO99后,平均病斑长度在1.2-6.7 cm之间。含有Xa7基因的改良株系,接种PXO61后,平均病斑长度在0.5-5.8 cm之间;接种ZHe173后,平均病斑长度在0.5-3.5 cm之间。其抗性均达到中抗以上水平,明显优于华201S的抗性。
2.在回交选择的同时,从不同的分离世代选择性状与华201S不同,但具有抗性基因的新不育系。对已经选出的新不育系进行田间抗性鉴定结果表明,含有Xa21基因的株系,接种PXO61后,平均病斑长度在0.6-2.2 cm之间,接种PXO99后平均病斑长度在1.7-4.1 cm之间,接种ZHe173后,平均病斑长度在1.0-2.6 cm之间:含有Xa7基因的株系接种PXO61后,平均病斑长度在1.4-7.5 cm之间,接种ZHe173后平均病斑长度在0.9-4.1 cm。对白叶枯病的抗性均达到中抗以上水平。
3.同样以华恢20作为供体亲本,通过杂交-回交-自交和分子标记辅助选择的方法,分别将Xa7和Xa21基因滲入到水稻恢复系华恢2185中。通过田间接种ZHe173菌株和农艺性状选择的方法,从34个华恢2185 BC3F3株系中筛选出四个田间农艺性状好,抗性强的优良纯合株系。其中YR6086(Xa21)平均病斑长度1.87cm,YR6092(Xa21)平均病斑长度1.79 cm,YR6107(Xa7)平均病斑长度1.18 cm,YR6109(Xa7)平均病斑长度0.57 cm,均达到抗级以上水平。
4.从中选的4个BC3F3恢复系中各选择2个单株,加代一次以后,8个BC3F5株系进一步分别接种PXO61、PXO99和ZHe173三个菌株进行田间抗性鉴定,结果表明,中选株系及其配制的杂交组合的抗性及抗谱比华恢2185及其相应组合都有明显的提高。
5.对改良株系的品质分析和配合力分析结果表明,改良株系的主要农艺性状与轮回亲本华恢2185相似。YR6092-5在10个农艺性状的配合力方面均与华恢2185没有显著差异;YR6107-2株系在产量一般配合力及品质性状上优于华恢2185,YR6086-18与华恢2185在播始历期、穗实粒数、结实率、着粒密度、千粒重上存在极显著差异,并且产量的特殊配合力效应方差较高。
6.通过杂种优势分析,初步筛选出华108A/YR6086-18、600A/YR6086-18两个强优势组合,生育期与对照Ⅱ优838相同,产量竞争优势分别为36.8％和11.8％。已经进行小面积制种。
1.以带有Xa7和Xa21抗白叶枯病基因的华恢20作为供体亲本,通过1次杂交、3次回交和2次自交,已经分别将Xa7和Xa21基因渗入到水稻光温敏核不育系华201S中,培育出农艺性状稳定并且与受体亲本华201S相似的分别含有Xa7基因和含有Xa21基因的新株系各4个。田间抗性鉴定结果表明:含有Xa21抗性基因的改良株系,接种PXO61后,平均病斑长度在0.6-2.0 cm之间;接种ZHe173后平均病斑长度在0.5-2.3 cm之间:接种PXO99后,平均病斑长度在1.2-6.7 cm之间。含有Xa7基因的改良株系,接种PXO61后,平均病斑长度在0.5-5.8 cm之间;接种ZHe173后,平均病斑长度在0.5-3.5 cm之间。其抗性均达到中抗以上水平,明显优于华201S的抗性。
2.在回交选择的同时,从不同的分离世代选择性状与华201S不同,但具有抗性基因的新不育系。对已经选出的新不育系进行田间抗性鉴定结果表明,含有Xa21基因的株系,接种PXO61后,平均病斑长度在0.6-2.2 cm之间,接种PXO99后平均病斑长度在1.7-4.1 cm之间,接种ZHe173后,平均病斑长度在1.0-2.6 cm之间:含有Xa7基因的株系接种PXO61后,平均病斑长度在1.4-7.5 cm之间,接种ZHe173后平均病斑长度在0.9-4.1 cm。对白叶枯病的抗性均达到中抗以上水平。
3.同样以华恢20作为供体亲本,通过杂交-回交-自交和分子标记辅助选择的方法,分别将Xa7和Xa21基因滲入到水稻恢复系华恢2185中。通过田间接种ZHe173菌株和农艺性状选择的方法,从34个华恢2185 BC3F3株系中筛选出四个田间农艺性状好,抗性强的优良纯合株系。其中YR6086(Xa21)平均病斑长度1.87cm,YR6092(Xa21)平均病斑长度1.79 cm,YR6107(Xa7)平均病斑长度1.18 cm,YR6109(Xa7)平均病斑长度0.57 cm,均达到抗级以上水平。
4.从中选的4个BC3F3恢复系中各选择2个单株,加代一次以后,8个BC3F5株系进一步分别接种PXO61、PXO99和ZHe173三个菌株进行田间抗性鉴定,结果表明,中选株系及其配制的杂交组合的抗性及抗谱比华恢2185及其相应组合都有明显的提高。
5.对改良株系的品质分析和配合力分析结果表明,改良株系的主要农艺性状与轮回亲本华恢2185相似。YR6092-5在10个农艺性状的配合力方面均与华恢2185没有显著差异;YR6107-2株系在产量一般配合力及品质性状上优于华恢2185,YR6086-18与华恢2185在播始历期、穗实粒数、结实率、着粒密度、千粒重上存在极显著差异,并且产量的特殊配合力效应方差较高。
6.通过杂种优势分析,初步筛选出华108A/YR6086-18、600A/YR6086-18两个强优势组合,生育期与对照Ⅱ优838相同,产量竞争优势分别为36.8％和11.8％。已经进行小面积制种。