水稻抗灰飛虱QTL分析.pdf

1、水稻灰飛虱(LaodelphaxstriatellusFallén)，屬同翅目(Homoptera)，飛虱科(Delphacide)，是水稻生產(chǎn)上的一種重要害蟲，廣泛分布于我國各地?；绎w虱除直接刺吸水稻汁液造成為害外，還傳播水稻條紋葉枯病和黑條矮縮病等重要病毒病。近年來，灰飛虱種群發(fā)生數(shù)量呈逐年銳增態(tài)勢(shì)，并于2004年暴發(fā)成災(zāi)。伴隨著灰飛虱大發(fā)生，水稻條紋葉枯病也在我國暴發(fā)與流行，給水稻生產(chǎn)造成了嚴(yán)重的損失。 長期以來，對(duì)灰飛虱

2、的防治主要依靠施用化學(xué)農(nóng)藥，導(dǎo)致灰飛虱種群抗藥性不斷增強(qiáng)，天敵殺傷嚴(yán)重，環(huán)境污染加劇，兼之灰飛虱具有遷飛特性，防治效果并不十分理想。利用品種抗性被認(rèn)為是防治灰飛虱最為經(jīng)濟(jì)有效的方法之一，選育高抗灰飛虱新品種，既能有效防止灰飛虱直接取食為害，也可以阻斷灰飛虱傳播病毒病。 本研究在參照標(biāo)準(zhǔn)苗期篩選法的基礎(chǔ)上，對(duì)該方法進(jìn)行了適當(dāng)改進(jìn)，建立了適用于水稻抗灰飛虱苗期集團(tuán)鑒定的技術(shù)。利用改進(jìn)的苗期集團(tuán)篩選法，對(duì)138份來自江蘇、浙江、云南等

3、地水稻種質(zhì)進(jìn)行了抗灰飛虱鑒定與評(píng)價(jià)，并對(duì)其中部分種質(zhì)進(jìn)行了抗性特性研究；同時(shí)分析了抗蟲品種DV85、高抗品種Kasalath和Mudgo對(duì)灰飛虱抗性的數(shù)量性狀基因座。有關(guān)研究結(jié)果如下： 1.利用改進(jìn)的苗期集團(tuán)鑒定法從138份水稻種質(zhì)中篩選出對(duì)灰飛虱具有不同程度抗性的材料25份，占總鑒定材料的18.1％，其中高抗種質(zhì)2份，抗性種質(zhì)9份，中抗材料14份，粳稻品種明顯比秈稻品種感蟲。對(duì)部分材料進(jìn)行的排驅(qū)性、抗生性試驗(yàn)及相關(guān)分析表明，R

4、athuHeenati(RHT)、Mudgo、Kasalath和IR36對(duì)灰飛虱具有強(qiáng)的排驅(qū)性和抗生性，其抗性水平與這兩種抗蟲機(jī)制密切相關(guān)；道人橋、羊毛谷的抗生性強(qiáng)，但排驅(qū)性弱，其主要抗蟲類型為抗生性；Dular、ASD7和Milyang23對(duì)灰飛虱具有較強(qiáng)的排驅(qū)性和抗生性，表明排驅(qū)性和抗生性是這3個(gè)品種的重要抗性類型；DV85具有較強(qiáng)的排驅(qū)性，但抗生性較弱，窄葉青8號(hào)和鬼衣谷具有中等水平的抗生性和排驅(qū)性，推測(cè)這3個(gè)材料具有較好的耐害特

5、性。中抗材料9311的抗性水平由中等排驅(qū)性和抗生性控制，V20A的抗性主要表現(xiàn)為排驅(qū)性，明恢63和揚(yáng)粳9538的排驅(qū)性與抗生性均較弱，暗示其抗性機(jī)制主要是耐害性。上述具有強(qiáng)抗生性或排驅(qū)性的材料是理想的抗灰飛虱資源。 2.秈稻品種DV85對(duì)灰飛虱表現(xiàn)明顯的苗期抗性，運(yùn)用改進(jìn)的苗期集團(tuán)篩選法，結(jié)合排驅(qū)性及抗生性測(cè)驗(yàn)，鑒定了由81個(gè)株系組成的Kinmaze(japonica)/DV85(indica)重組自交系(recombinant

6、inbredlines，RIL)群體的親本及各株系對(duì)灰飛虱的抗性表現(xiàn)。利用WindowsQTLCartographer2.5進(jìn)行抗灰飛虱數(shù)量性狀基因座檢測(cè)和遺傳效應(yīng)分析。通過苗期集團(tuán)篩選法，在第11染色體上檢測(cè)到2個(gè)抗性QTLs，即Qsbph11a、Qsbph11b，其LOD值分別為2.51和4.38，貢獻(xiàn)率分別為16.7％和27.8％，結(jié)合表型值，Qsbph11b應(yīng)為主效QTL。通過排驅(qū)性測(cè)驗(yàn)，共檢測(cè)到3個(gè)抗性QTLs，分別位于第3、

7、4、11染色體上，LOD值分別為2.88、2.41和2.39，貢獻(xiàn)率為9.17～14.9％，可解釋37.5％的總表型變異。此外，在第3、11染色體上分別檢測(cè)到1個(gè)抗生性相關(guān)QTL，其LOD值分別為2.79和2.33，貢獻(xiàn)率分別為12.4％和13.5％。通過上述3種方法，均在11染色體上的XNpb202～C1172標(biāo)記區(qū)間檢測(cè)到1個(gè)抗性QTL，且其抗性效應(yīng)均來自DV85，說明該抗性位點(diǎn)能夠穩(wěn)定表達(dá)。上述抗性QTL及其相應(yīng)的連鎖標(biāo)記，可望在

8、聚合多個(gè)抗性基因的分子標(biāo)記輔助選擇育種中加以應(yīng)用。 3.水稻品種Kasalath高抗灰飛虱，對(duì)灰飛虱表現(xiàn)出強(qiáng)的排驅(qū)性和抗生性。為了進(jìn)一步解析該品種的抗性機(jī)理，利用Nipponbare/Kasalath//Nipponbare回交重組自交系群體進(jìn)行水稻抗灰飛虱數(shù)量性狀基因座分析。通過WindowsQTLCartographer2.5進(jìn)行復(fù)合區(qū)間作圖發(fā)現(xiàn)，在苗期集團(tuán)接蟲試驗(yàn)中，于第3、11染色體上共檢測(cè)到3個(gè)抗灰飛虱QTL位點(diǎn)Qsb

9、ph3b、Qsbph11d、Qsbph11e，其LOD值分別為3.14、2.95和4.12，貢獻(xiàn)率為13.8％、12.6％和23.5％。從其加性效應(yīng)看出，增強(qiáng)抗性的基因效應(yīng)分別來自于Kasalath、Nipponbare和Kasalath。通過排驅(qū)性測(cè)驗(yàn)，檢測(cè)到3個(gè)對(duì)灰飛虱具有排驅(qū)性的QTLs(Qsbph3c、Qsbph8和Qsbph11f)，分別位于第3、8、11染色體上，各QTL的LOD值分別為3.19、2.58和3.36，貢獻(xiàn)率為

10、10.3％～13.6％，可解釋群體表型總變異的36.4％?？股匝芯勘砻?，在第2、11染色體上各存在1個(gè)抗性QTL位點(diǎn)Qsbph2、Qsbph11g，LOD值分別為3.23和3.52，貢獻(xiàn)率為13.8％和14.7％，加性效應(yīng)顯示這2個(gè)數(shù)量性狀基因座對(duì)灰飛虱的抗性均來自抗蟲親本Kasalath。通過三種不同的表型鑒定方法分別檢測(cè)到的Qsbph11e、Qsbph11f和Qsbph11g，均位于第11染色體上標(biāo)記S2260～G257之間，表明

11、該位點(diǎn)對(duì)Kasalath的抗性表現(xiàn)起著重要作用。與這些數(shù)量性狀基因座連鎖的分子標(biāo)記，可望應(yīng)用于培育對(duì)灰飛虱具有持久抗性水稻新品種的育種實(shí)踐中。 4.Mudgo是一個(gè)高抗稻飛虱的秈稻品種，對(duì)灰飛虱具有強(qiáng)的排驅(qū)性和抗生性抗性。本研究利用Mudgo/武育粳3號(hào)F2群體，構(gòu)建了含有177個(gè)單株的F2群體的遺傳連鎖圖譜。該連鎖圖包含104個(gè)SSR標(biāo)記和3個(gè)Indel標(biāo)記，覆蓋整個(gè)水稻基因組1409.9cM，每兩個(gè)標(biāo)記之間的平均距離為13.

12、2cM。采用改進(jìn)的苗期集團(tuán)篩選法對(duì)177個(gè)F2:3家系進(jìn)行了抗性鑒定，通過WindowsQTLCartographer2.5進(jìn)行復(fù)合區(qū)間作圖分析，在第2、3、12染色體上各檢測(cè)到1個(gè)抗灰飛虱QTL位點(diǎn)Qsbph2b、Qsbph3d和Qsbph12a，分別位于標(biāo)記RM5791～RM29、RM3199～RM5442和I12-17～RM3331之間，單個(gè)LOD值分別為3.25、3.11和6.82，貢獻(xiàn)率為15.6％～35.3％，可解釋68.7