水稻抗褐飞虱新基因的发掘与定位

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水稻是我国最重要的粮食作物之一,每年种植面积约4.3亿亩,稻谷总产量达1800多亿公斤,占粮食作物种植面积的27%和粮食总产量的40%以上。水稻生产直接关系到我国粮食安全、农民增收和社会稳定。褐飞虱是水稻生产中发生面积最大、造成危害最严重的专食性害虫,造成稻谷损失占总病虫害损失的30%,已成为亚洲水稻生产中的首要害虫。因此,遏制褐飞虱的发展和危害是保障我国和世界水稻生产安全的重大需求。实践表明,从稻种资源中发掘、克隆抗褐飞虱基因,培育出抗褐飞虱新品种,是防控褐飞虱最经济最安全的途径。目前为止,科研工作者已从不同的水稻资源中鉴定到38个抗褐飞虱基因,其中有14个抗褐飞虱基因被成功的克隆。大多数抗褐飞虱基因集中分布在相同或者相近的染色体区段,这些定位于同一染色体区域的抗褐飞虱基因可能是同一基因的不同等位型。为应对褐飞虱致害性变异,有必要进一步发掘水稻种质资源中的新的具特异抗性谱的抗褐飞虱基因,为实现褐飞虱可持续防控提供理论依据和基因资源。本实验室从国际水稻研究所引进了574份抗褐飞虱种质资源。本研究在此基础上用我国褐飞虱群体(以褐飞虱生物型Ⅱ为主)对这些抗源进行了抗褐飞虱表型鉴定,明确了这些褐飞虱抗源对我国抗褐飞虱水稻生产中的潜在应用价值。通过开发目前为止已克隆抗褐飞虱基因的特异性功能性分子标记或紧密连锁的分子标记,对这些褐飞虱抗源进行了分子筛选,系统梳理了抗褐飞虱种质资源与抗褐飞虱基因的对应关系,同时也获得了一批潜在的含新的抗褐飞虱基因的抗褐飞虱资源。本研究进一步用改进的虫增重法鉴定分析,表明这批新抗源具有多样的抗褐飞虱机制。通过将新抗源与籼稻品种9311杂交构建作图群体,对F2:3群体进行抗褐飞虱鉴定,对筛选出的极抗和极感单株构建两个极感、极抗池,连同亲本一起进行芯片分析,完成了两个抗褐飞虱基因的定位,为后续的抗褐飞虱基因克隆及其育种应用奠定了基础。本研究确定了国际水稻研究所来源抗褐飞虱种质资源的抗谱,并用功能分子标记系统鉴别明确了抗褐飞虱种质资源与已克隆抗褐飞虱基因之间的关系。发掘定位的抗褐飞虱基因新资源将为我国水稻育种界进行抗褐飞虱育种提供多样化的基因来源和技术支撑。
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