水稻抗白背飞虱基因的转育与遗传效应分析

Rice (Oryza sativa L.) is the most important grain crop in China, while the whitebacked planthopper (WBPH) is one of the severely destructive pests to rice plant. To efficiently and effectively manage the pest in practical rice production, it is imperative to identify and explore WBPH resistance genes from diverse sources and study the resistance mechanisms. Only in this way, can we build the effective defense system which is based on the application of resistance genes to breed WBPH resistant cultivars. Our task here was to identify and locate the WBPH resistance genes from 11 resistance rice lines, which included five resistance rice varieties identified before and six introgessed lines resistant to the WBPH population in Guangxi, and then explore simple molecular markers and study the resistance mechanism using constructed resistant near isogenic lines (NILs). The research would supply the WBPH-resistance gene pyramiding and constant resistance rice breeding with new resistance genes and technique assistances. We expected to locate 3-5 WBPH resistance genes at least, develop five NILs and 4-6 simple assisted molecular markers for each resistance gene, and clarify the genetic effect of the resistance genes. The task can be successfully finished for there have excellent experimental material, research basis and perfect experimental conditions.

水稻是我国最主要的粮食作物，而白背飞虱是水稻生产中危害严重的害虫之一，利用抗白背飞虱基因培育抗虫水稻品种是白背飞虱综合防控中最为经济有效的方法。为建立以抗性基因利用、培育抗性品种为基础的水稻白背飞虱防控体系，急切需要继续发掘新的抗性基因，开发利用已鉴定的抗源并阐明它们的抗虫机理。为此，本申报课题对我们收集的抗性原始品种和已鉴定的野生稻转育后代抗性材料共11份开展回交转育、抗性基因的分子标记定位、简易分子标记开发和抗性遗传效应的研究，为进行抗白背飞虱多基因聚合育种、持久抗性新品种培育提供基因源和技术支持，并为图位克隆抗性基因做准备。预期获得不同抗性基因的近等基因系各5份，至少精细定位3～5个抗性基因、为每个抗性基因开发4～6个便于辅助选择的分子标记，阐明不同抗性基因在9311和日本晴遗传背景下的抗虫效应。本研究已具有良好的实验材料和研究基础、完善的实验条件，可确保完成研究任务。

白背飞虱是水稻生产中危害最严重的害虫之一，表现在它既直接取食水稻植株导致枯萎并死亡，同时也传播病毒导致水稻发生严重病害。已有经验看来，利用抗白背飞虱基因培育抗虫水稻品种是综合防控该害虫最为经济有效的方法。因此，筛选新抗源、挖掘抗性新基因，为建立以抗性基因利用、培育抗性品种为基础的稻白背飞虱防控体系具有重要意义。为此，本课题对携带抗白背飞虱基因的原始品种和广西普通野生稻转育后代稳定品系开展回交转育、抗性基因的分子标记定位和抗性遗传效应的研究，获得以下几个重要结果：首先，在原来基础上，继续步筛选了218份新收集的广西普通野生稻材料，获得9份抗性好的种质资源并已与9311杂交、回交构建抗性基因的定位群体；同时对前期收集并鉴定的农家品种和野生稻转育后代稳定品系的抗性机理进行分析，结果表明不同抗性材料的抗性机制存在较大差别。其次，通过抗性基因的定位研究，将抗性材料CL32中携带的抗性基因定位在水稻第2染色体的分子标记RM13498与2M22.59之间；抗性材料CL37携带的抗性基因定位在第3染色体的分子标记RM3525与RM3513之间。普通野生稻转育后代的抗性材料BPH327携带的抗性基因定位在第4染色体的分子标记RM16720与RM518之间，进一步将其精细定位在RM16670与YM36间，参考物理距离为320kb。除此之外，仍有2个抗性材料（一个栽培稻CL38和一个普通野生稻W2183）正在进行基因的定位实验。接着，基于抗性基因的连锁标记，已经将CL32、CL37、BPH327以及仍在进行定位研究的野生稻转育后代W2183和CL38材料中携带的抗性基因转育到籼稻品系9311和粳稻品系白R54和日本晴中。最后，利用CL37构建的高世代回交株系，对其介导的抗虫机理进行了分析，结果表明其具有较强的抗生性。总之，本课题中筛选的抗源、转育高世代株系以及定位筛选的紧密连锁标记，将在水稻抗虫育种上具有重要的利用价值；所定位的抗性基因为进一步图位克隆奠定非常好的基础。