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作物杂志,2022, 第5期: 22–26 doi: 10.16035/j.issn.1001-7283.2022.05.003

• 遗传育种·种质资源·生物技术 • 上一篇    下一篇

香味基因和稻瘟病抗性基因在空育131中的聚合改良

李瑞琪1(), 毕浩然2(), 姜恭好2(), 段海燕1()   

  1. 1黑龙江大学现代农业与生态环境学院,150080,黑龙江哈尔滨
    2黑龙江大学生命科学学院,150080,黑龙江哈尔滨
  • 收稿日期:2021-06-20 修回日期:2021-11-09 出版日期:2022-10-15 发布日期:2022-10-19
  • 通讯作者: 姜恭好，研究方向为作物遗传育种，E-mail：jianggonghao@sina.com; 段海燕为共同通信作者，研究方向为作物遗传育种，E-mail：1144983024@qq.com
  • 作者简介:李瑞琪,研究方向为作物遗传育种,E-mail： lirqi07@sina.com;|毕浩然为共同第一作者,研究方向为作物遗传育种,E-mail： 2421657586@qq.com
  • 基金资助:
    黑龙江大学与企业合作横向项目(20043分析);黑龙江大学与华中农业大学合作横向项目(19037田间)

Convergence Improvement of Aroma Genes and Rice Blast Resistance Genes in Kongyu 131

Li Ruiqi1(), Bi Haoran2(), Jiang Gonghao2(), Duan Haiyan1()   

  1. 1College of Modern Agriculture and Ecological Environment, Heilongjiang University, Harbin 150080, Heilongjiang, China
    2College of Life Sciences, Heilongjiang University, Harbin 150080, Heilongjiang, China
  • Received:2021-06-20 Revised:2021-11-09 Online:2022-10-15 Published:2022-10-19

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208

摘要：

空育131本身携带Pik和Pia 2个稻瘟病抗性基因,但目前该品种在黑龙江省的生产上表现为对稻瘟病的抗性差、抗谱窄,且稻米品质不具有香味,需要定向改良。运用基因聚合与传统杂交相结合的方法将香味基因Osbadh2（fgr）和稻瘟病抗性基因Pi1、Pi2、Pi9聚合于空育131中,以实现对空育131香味特征和稻瘟病抗性的遗传改良。最终,得到了3种双基因聚合的组合Pi1+fgr、Pi2+fgr和Pi9+fgr,后代植株对稻瘟病均有较强抗性,稻米具有香味品质,为进一步改良空育131品种奠定了基础。

关键词: 空育131, 香味基因, 稻瘟病抗性基因, 聚合育种

Abstract:

Despite having Pik and Pia rice blast resistance genes, Kongyu 131 nonetheless lost its blast resistance in production under the current rice farming practises in Heilongjiang province. There is also an urgent need for focused improvement because the existing elite variety lacks scent, one of its advantageous traits. Genetic enhancement is therefore necessary to strengthen blast resistance and introduce the fragrance gene. In order to obtain the outcomes of genetic improvement of aroma characteristics and rice blast resistance in Kongyu 131, we now reported the introduction of fragrance gene Osbadh2 (fgr) and blast resistance genes, Pi1, Pi2, and Pi9, into Kongyu 131. We have obtained three kinds of two-gene combinations (Pi1+fgr, Pi2+fgr and Pi9+fgr) showing strong resistance to rice blast, together with rice aroma quality providing foundation for Kongyu 131 further improvement.

Key words: Kongyu 131, Fragrance gene, Blast resistant gene, Pyramiding breeding

表1

双基因聚合F2代筛选结果

聚合基因
Pyramided
gene		 引物
Primer		 样品数量
Number
of samples		 单基因纯合单株数
Number of monogenic
homozygosity plants		 双基因纯合单株数
Number of double gene
homozygosity plants
Pi1+fgr BadF4-R4/RM27322 200 31(Pi1) 6
Pi2+fgr BadF4-R4/L11 200 27(fgr) 7
Pi9+fgr BadF4-R4/L7 200 27(Pi9) 8

图1

双基因聚合F2代PCR鉴定结果 (a) Pi1和fgr在KY（Pi1+fgr）中的扩增结果;(b) Pi2和fgr在KY（Pi2+fgr）中的扩增结果;(c) Pi9和fgr在KY（Pi9+fgr）中的扩增结果。D为稻花香

表2

双基因聚合植株F3代香味品质鉴定

基因组合
Gene
combination		 改良系空育131所占的比例
Proportion of improved
Kongyu 131 (%)		 香味程度
Degree
of scent
Pi1+fgr 0 无香
20 微弱的香味
40 较香
60 香
80 浓香
100 浓香
Pi2+fgr 0 无香
20 微弱的香味
40 较香
60 香
80 浓香
100 浓香
Pi9+fgr 0 无香
20 微弱的香味
40 较香
60 香
80 浓香
100 浓香

表3

双基因聚合植株F3代稻瘟病抗性鉴定

抗性等级
Resistance grade		 基因组合Gene combination
Pi1+fgr Pi2+fgr Pi9+fgr CK（KY131）
稻瘟病Rice blast 3 3 4 6

图2

双基因聚合单株基因芯片分析结果 红色区域、蓝色区域和透明区域分别为KY（Pi1+fgr）、KY（Pi2+fgr）、KY（Pi9+fgr）与KY131存在的纯合差异位点、杂合差异位点和遗传背景相同的位点

表4

双基因聚合植株F3代农艺性状调查

基因组合
Gene combination		 分蘖数
Number
of tillers		 穗长
Ear length
(cm)		 单穗粒数
Number of grains
per panicle		 单株粒重
Grain weight
per plant (g)		 千粒重
1000-grain
weight (g)		 结实率
Seed-setting
rate (%)
KY131（CK） 28.50±6.26 14.78±1.12 87.30±10.42 45.07±8.36 25.55±1.56 90.90±1.31
KY（Pi1+fgr） 31.70±3.37 14.97±0.41 91.40±9.40 45.71±6.66 24.65±0.71 90.12±1.52
KY（Pi1+fgr） 30.10±3.63 14.98±0.39 93.10±10.37 42.04±6.11 24.60±0.84 90.29±1.49
KY（Pi2+fgr） 28.80±2.97 15.17±0.41 90.20±10.12 42.78±4.74 24.72±1.00 90.62±2.22
KY（Pi2+fgr） 28.70±2.91 15.11±0.47 88.80±10.41 42.31±4.76 25.03±0.97 91.04±2.42
KY（Pi9+fgr） 31.10±4.70 15.19±0.62 90.10±11.69 46.52±8.65 24.41±0.90 90.65±2.35
KY（Pi9+fgr） 31.70±5.50 14.99±0.60 91.00±11.76 43.88±7.94 24.06±0.90 90.94±2.36

图3

双基因聚合植株F3代农艺性状

[1] 谢华安. 杂交水稻抗病虫育种实践与思考. 中国稻米, 2020, 26(1):1-5.
doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2020.01.001
[2] 刘培靖, 张波. 水稻品种空育131的引入与应用. 中国农村小康科技, 2005(3):24-25.
[3] 董继新, 董海涛, 李德葆. 水稻抗稻瘟性研究进展. 农业生物技术学报, 2000, 8(1):99-102.
[4] 郑祥正. 水稻品种空育131稻瘟病抗性基因座Pik鉴定及抗性分析. 福建农业科技, 2019(9):12-15.
[5] Hua L X, Wu J Z, Chen C X, et al. The isolation of Pi1,an allele at the Pik locus which confers broad spectrum resistance to rice blast. Theoretical and Applied Genetics, 2012, 125(5):1047-1055.
doi: 10.1007/s00122-012-1894-7
[6] 李冰, 李永聪, 刘芝妤, 等. 水稻抗稻瘟病基因Pi2特异分子标记的开发与应用. 分子植物育种, 2021, 19(8):2638-2643.
[7] 李俊周, 田志强, 刘李鑫哲, 等. 黄淮稻区推广水稻品种稻瘟病抗性基因Pi9和Pi-ta的分子鉴定. 种子, 2018, 37(9):1-4.
[8] Liu G, Lu G, Zeng L, et al. Two broad-spectrum blast resistance genes, Pi9(t) and Pi2(t),are physically linked on rice chromosome 6. Molecular Genetics and Genomics, 2002, 267(4):472-480.
pmid: 12111554
[9] 孙平勇, 张武汉, 舒服, 等. 香稻品种OsBADH2突变位点分析及其功能标记的开发. 生物技术通报, 2021, 37(4):1-7.
doi: 10.13560/j.cnki.biotech.bull.1985.2020-1086
[10] Peng B, Sun Y F, Chen B Y, et al. Research progress of fragrance gene and its application in rice breeding. Bulletin of Botany, 2017, 52(6):120-130.
[11] 吕军, 蒋洪波, 姜秀英, 等. 利用分子标记辅助选择聚合水稻Pi-ta和fgr基因. 分子植物育种, 2022, 20(5):1581-1587.
[12] Prodhan Z H, Qingyao S. Rice aroma:a natural gift comes with price and the way forward. Rice Science, 2020, 27(2):86-100.
doi: 10.1016/j.rsci.2020.01.001
[13] 喻辉辉, 张启发, 周发松. 水稻基因组育种. 生命科学, 2016, 28(1):1258-1267.
[14] Chaudhary R C. Standard evaluation system for rice (4th edition). Manila:International Rice Research Institute, 1996.
[15] 陈红萍, 刘开浪, 杨宙, 等. 利用分子标记辅助选择改良水稻稻瘟病抗性. 湖北农业科学, 2019, 58(2):29-32.
[16] 宁敏, 刘俊雄, 暴亚冲, 等. 水稻种质资源香味基因Badh2的分子鉴定及香稻筛选. 分子植物育种, 2021, 19(15):5017-5029.
[17] Xing X, Liu X L, Chen H L, et al. Improving blast resistance of rice restorer R288 by molecular marker-assisted selection of Pi9 gene. Crop Research, 2016, 30(5):487-491.
[1] 马军韬, 张国民, 辛爱华, 等. 以稻瘟病抗性基因分析为基础的水稻品种抗性布局研究[J]. 作物杂志, 2015, (1): 151–155
[2] 李洪亮, 柴永山, 张雨良, 等. 等位基因特异扩增在水稻香味遗传改良中的应用价值[J]. 作物杂志, 2014, (2): 52–55
[3] 杨丽敏. 优质米品种空育131的良种良法[J]. 作物杂志, 2001, (2): 26–27
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[1] 赵广才,常旭虹,王德梅,陶志强,王艳杰,杨玉双,朱英杰. 小麦生产概况及其发展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 1 –7 .
[2] 权宝全,白冬梅,田跃霞,薛云云. 不同源库关系对花生光合特性及产量的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 102 –105 .
[3] 赵云,徐彩龙,杨旭,李素真,周静,李继存,韩天富,吴存祥. 不同播种方式对麦茬夏大豆保苗和生产效益的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 114 –120 .
[4] 高杰,李青风,彭秋,焦晓燕,王劲松. 不同养分配比对糯高粱物质生产及氮磷钾利用效率的影响[J]. 作物杂志, 2018, (4): 138 –142 .
[5] 商娜,杨中旭,李秋芝,尹会会,王士红,李海涛,李彤,张晗. 鲁西地区常规棉聊棉6号留叶枝栽培的适宜密度研究[J]. 作物杂志, 2018, (4): 143 –148 .
[6] 柏文恋,郑毅,肖靖秀. 豆科禾本科间作促进磷高效吸收利用的地下部生物学机制研究进展[J]. 作物杂志, 2018, (4): 20 –27 .
[7] 魏萌涵, 解慧芳, 邢璐, 宋慧, 王淑君, 王素英, 刘海萍, 付楠, 刘金荣. 华北地区谷子产量与农艺性状的综合评价分析[J]. 作物杂志, 2018, (4): 42 –47 .
[8] 梁晓宇, 林春雨, 马淑梅, 王洋. 水稻耐盐碱胁迫优异等位变异的发掘[J]. 作物杂志, 2018, (4): 48 –52 .
[9] 罗海斌, 蒋胜理, 黄诚梅, 曹辉庆, 邓智年, 吴凯朝, 徐林, 陆珍, 魏源文. 甘蔗ScHAK10基因克隆及表达分析[J]. 作物杂志, 2018, (4): 53 –61 .
[10] 李少昆,张万旭,王克如,俞万兵,陈永生,韩冬生,杨小霞,刘朝巍,张国强,王浥州,柳枫贺,陈江鲁,杨京京,谢瑞芝,侯鹏,明博. 北疆玉米密植高产宜粒收品种筛选[J]. 作物杂志, 2018, (4): 62 –68 .