籼稻恢复系桂R106对稻瘟病的抗性评价及遗传分析

颜 群, 高汉亮*, 李道远, 朱汝财

(1.广西壮族自治区农业科学院植物保护研究所,南宁 530007;2.广西壮族自治区农业科学院水稻研究所,南宁 530007)

稻瘟病[Magnaporthegrisea(Hebert)Barr.]是水稻主要病害之一,每年都造成严重的水稻产量损失。选育和利用抗病品种是防治该病最经济有效的措施[1]。但由于稻瘟病菌存在丰富的遗传多样性且容易变异,带有主效基因的抗病品种一般在种植3～5年后,往往会因新的优势小种的产生而变为感病。因此,发掘新的具有广谱抗性的抗稻瘟病基因,开展抗稻瘟病遗传分析,有着重要的理论和实践意义。国内外许多学者在这方面已进行了广泛的研究,目前至少已鉴定并命名了50多个抗稻瘟病基因,其中40多个基因被定位[2]。

桂R106是广西农业科学院植物保护研究所稻瘟病组从国际稻瘟病圃(IRBN)中,经多年系统选育出的对稻瘟病表现高抗的籼稻恢复系,该恢复系与不育系中九A配组已育成了杂交稻新品种—中优106(桂审稻2004021)[3]。本研究利用该恢复系作为研究对象,测定其对广西稻瘟病菌的抗谱,并进行抗性遗传分析,为标记定位及克隆其抗性基因奠定基础,为稻瘟病抗性育种提供新的优质抗源。

1 材料与方法

1.1 试验材料

1.1.1 供试水稻品种

‘Tetep' 、‘TsuyuAKE'、‘IRBL12-M'、‘IRBL19-A' 、‘IRBL3-CP4' 、‘IRBL5-M' 、‘IRBL7-M' 、‘IRBLAA'、‘IRBLA-C'、‘IRBLKS-S' 、‘IRBLSH-B'、‘BL1' 、‘藤坂5号'等13个已知抗性基因品种,‘B40'、‘丽江新团黑谷'两个感病对照,抗病材料‘桂R106'。

1.1.2 供试菌系

抗谱测定所用565个菌系是从广西以下各县(市)区 ：平南 、容县 、博白 、岑溪 、藤县 、苍梧 、蒙山 、昭平 、钟山 、贺州 、防城 、合浦 、龙州 、宁明 、荔浦 、永福 、临桂 、灵川 、全州 、凌云 、乐业 、象州 、融安 、融水 、三江、宜州、罗城、河池、金秀等地所采集穗颈瘟标样分离获得,经小种测定共7群34个中国生理小种。抗性遗传分析选用其中产孢量大、致病性稳定的6个优势小种,分别是：03E-11(ZB1)、03E-23(ZB5)、03E-56(ZA1)、03E-82(ZB13)、03E-109(ZB25)、03E-283(ZC1)。

1.2 试验方法

1.2.1 抗病遗传分析群体的配制

2002年早稻在广西农业科学院植保所试验田以感病品种‘丽江新团黑谷'和已知抗性基因品种为母本,以‘桂R106'为父本配制杂交组合,分别获得F1种子,2002年晚稻每组合种植F1植株,剔除假杂交单株,水稻成熟时收获F2种子;以‘丽江新团黑谷'为父本与F1进行回交,收获BC1种子。

1.2.2 播种与育苗

各试验材料种子经浸种催芽后播于盛有肥沃土壤的瓷盘中,同一组合的亲本及不同世代材料播于同一瓷盘内,待秧苗长至2叶1心时追施尿素2～3g/盆。

1.2.3 菌系培养与接种鉴定

菌系的培养按常规方法进行。待秧苗长至3叶期时,洗下孢子,配置成浓度为100倍生物显微镜30～50个/视野的孢子悬浮液,在隔离接种箱内用高压喷雾接种,每盆接种孢子悬浮液40mL,接种后移入恒温26℃保湿箱内黑暗保湿24h,然后把秧苗移到保湿大棚内继续保湿促进秧苗发病,中午高温时适当以遮阳网遮阴以防温度过高。6～7d后调查叶片上病斑反应型,按国际统一分级标准分为0～9级调查记载病情,0～2级为抗病(R),3～4级为中抗(MR),5级以上为感(S)。

2 结果与分析

2.1 抗源桂R106对广西稻瘟病菌的抗谱

利用分离自广西不同生态稻作区的稻瘟病565个菌系共7群34个小种,对桂R106进行抗谱测试,结果显示,‘桂 R106'的抗性频率高达98.11%,而‘Tetep'的抗性频率仅为90.89%(表 1),说明‘桂R106'属广谱抗稻瘟病抗源品种。

表1 ‘桂R106'对广西稻瘟病菌的抗谱

2.2 供试品种对广西优势菌系的抗性反应

应用广西6个优势菌系对供试品种进行抗性测定,‘桂 R106'对全部菌系均表现抗病,而‘Tetep'只对其中的5个菌系表现抗病,含有Pi-a基因的品种‘RBLA-A'和含有Pi-i基因的品种‘藤坂5号'以及‘丽江新团黑谷'和‘B40'均表现感病,其他已知抗性基因品种只对其中的1～4个菌系表现抗病(表2)。

表2 供试品种对广西6个优势菌系的抗性表现1)

续表2

2.3 ‘桂R106'及杂交后代对菌系03E-11、03E-23的抗性遗传分析

‘丽江新团黑谷'ב桂 R106'的 F1、F2、BC1及亲本对稻瘟病菌系03E-11、03E-23的抗性表现列于表3。从表3可以看出,亲本‘桂 R106'及F1代植株对两个菌系均表现为抗病,说明‘桂R106'对稻瘟病的抗性属显性遗传。该组合的F2代抗病植株和感病植株的比例符合3∶1,BC1代抗病植株和感病植株的比例符合1∶1,表明‘桂 R106'对菌系 03E-11、03E-23的抗性均由1对显性主效基因控制。

表3 ‘桂R106'及杂交后代对菌系03E-11、03E-23的抗性表现1)

2.4 ‘桂R106'对菌系03E-11的抗性基因与已知抗性基因的等位性分析

由表2可以看出,‘桂R106'所含的抗病基因能抵抗菌系03E-11的侵染,而 Pi-12(t)、Pi-3、Pi-5、Pi-7 、Pi-a 、Pi-at、Pi-sh 、Pi-i基因不能抵抗该菌系的侵染,说明‘桂R106'所含的抗病基因与这些基因不同;利用‘桂R106'与同样对菌系03E-11表现抗病的另外5个已知基因品种杂交,所得F2代用菌系03E-11进行苗期接种鉴定,结果这5个杂交组合的F2群体都出现抗感分离(图1),说明‘桂R106'所含抗病基因与这5个已知抗性基因品种所含的Pi-ta、Pi-km、Pi-19(t)、Pi-ks、Pi-b基因是非等位关系,它有可能是1个未命名的新基因。

3 讨论

本研究揭示了抗源品种‘桂R106'抗谱广,能抵抗广西稻区稻瘟病菌主要生理小种的浸染,对供试菌系的抗性均受单基因控制,遗传比较简单,可以直接利用或作为本地区抗稻瘟病育种的抗源亲本使用。研究结果也为标记定位这个品种所含的抗病基因提供了信息。

图 1 ‘桂R106'与已知基因品种杂交F2群体对菌系 03E-11的反应

许多研究结果表明,水稻对稻瘟病的抗性往往由一对或两对显性主效基因控制,少数情况下为隐性基因和不完全显性基因控制[4-9]。一般来说,由于稻瘟病菌菌株的致病性容易发生变异,从而导致由单显性抗病基因控制的稻瘟病抗性持续时间不会很长,而由多个显性抗性基因或微效基因联合控制的抗性表现更为持久。本研究中,‘桂R106'对供试菌系的抗性均由一对显性主效基因控制,这两个基因是否相同尚未明确,需要用F2,3家系或重组自交系材料接种这两个不同的菌系来加以验证。而多年来,‘桂R106'在广西各稻瘟病区种植均表现很高的抗病性。根据Flor“基因对基因”学说,被发现的抗病基因数目,不仅取决于寄主所含的抗病基因数目,也取决于鉴定所用菌系的非致病基因数目。为此,抗源‘桂R106'所携带的是一个广谱、高抗的持久抗病新基因还是多个未知的抗病基因,需要用更多菌系作进一步研究与证实。

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