辽星系列水稻品种稻瘟病抗性基因鉴定与抗性分析

潘争艳+邱福林+吕桂兰+马秀芳+王艳华+高虹+李小婉+李睿

摘要：利用采自辽宁省4个稻区的20株稻瘟病菌对辽星系列水稻品种进行抗病性鉴定，苗期发病级数为0～5级，穗期发病级数为1～7级。苗期和穗期抗性频率均大于等于85%的有2个品种，抗性频率均小于等于35%的有4个品种。利用已开发的10个抗稻瘟病基因的分子标记对21份辽星系列水稻品种进行抗性基因分子检测，21份辽星系列品种含有的抗性基因数量在2～5个之间。这些品种中均不含Pi9、Pi40基因，而Pik-h、Pi1和Pib基因较广泛地分布在辽星系列水稻品种中。随着抗性基因位点数量的增多，品种表现出中等抗病性。

关键词：稻瘟病；辽星水稻品种；抗性基因

中图分类号：S435.111.4+1 文献标志码： A文章编号：1002-1302（2017）07-0087-04

由子囊菌Magnaporthe grisea（Hebert） Barr引起的稻瘟病广泛发生在世界各稻区，是最具毁灭性的水稻病害之一，严重阻碍水稻高产与稳产。抗性基因的利用是控制稻瘟病的关键措施之一。自20世纪60年代日本开展水稻抗稻瘟病基因的遗传研究以来，已陆续发现约100个抗性基因[1]。这些基因成簇地分布于除水稻第3染色体外的所有染色体上，其中27个稻瘟病抗性基因已被克隆。

Piz和Pik是水稻中目前报道含有广谱高抗稻瘟病最多的2个位点[2]，抗瘟基因Pi9是国际上第一个被克隆的广谱抗病基因，对来自世界各地的稻瘟病生理小种表现出极高的广谱抗性[3-5]。到目前为止，至少有9个稻瘟病抗性基因（Pi2、Piz、Piz-t、Pi40、Pigm、Pi9、Pi26、Pi50、Pi2-2）已经被定位在水稻第6染色体短臂端的Pi2/9基因簇内，其中Pi9、Pi2以及Piz-t已经被成功克隆[4，6]。Pi1、Pik-h、Pik-m、Pik-p等是等位基因，其中Pik-h基因在稻种资源中存在较多[7-8]，且对印度不同地区的稻瘟病菌株表现出很高的抗性。抗性基因Pita及Pib在水稻种质资源中出现频率也较高，且Pita基因极少在高感品种中出现[9]。

本研究选取与抗性基因Pita、Pib、Pik-h、Pi1、Pik-m、Pi9、Pi2、Piz-t、Pigm和Pi40紧密连锁的标记对辽星系列水稻品种进行抗性基因分析，结合苗期和穗期接种鉴定，明确这些品种携带的抗性基因，以拓宽抗病遗传基础，提高水稻品种抗性。

1材料与方法

1.1供试材料

21份辽星系列品种，由辽宁省水稻研究所培育审定。

1.2DNA提取及PCR扩增

利用CTAB法提取总DNA。以总DNA为模板，按下列反应体系进行PCR。PCR反应体系（20 μL）为2 μL DNA模板，上下游引物各2 μL，10 μL Taq酶，加ddH2O至20 μL，引物序列如表1所示。

PCR反应程序为：95 ℃预变性5 min，95 ℃变性30 s，退火，72 ℃延伸， 35个循环， 72 ℃延伸10 min。PCR产物在含有溴化乙锭（EB）的 1.5% 琼脂糖凝胶中电泳 1.5 h， 在凝胶成像系统下拍照。抗性基因Pi9的检测在3%琼脂糖凝胶电泳上进行。

1.3供试菌株

20份稻瘟病菌菌株分别来自辽宁省4个稻区，均由辽宁省农业科学院植物保护研究所提供，详细信息如表2所示。

1.4辽星系列水稻品种苗期抗病性鉴定

水稻浸种、催芽后播种于装有肥沃田土的塑料育苗盘内，均设丽江新团黑谷为感病对照，3次重复。待稻苗长至3叶1心期时进行喷雾接种，接种7 d后（感病对照发病充分）调查发病情况。按农业部行业标准《水稻稻瘟病抗性鉴定技术规程》0～9级制对供试品种苗期发病情况进行调查并记载病情（记录最高病级）[21]。

1.5辽星系列水稻品种田间穗期抗病性鉴定

稻穗破口期对21份辽星系列水稻品种采用注射法进行接种（以丽江新团黑谷为感病对照），每个品种接种20株，每株接种3穗。蜡熟期按农业部行业标准《水稻稻瘟病抗性鉴定技术规程》调查并记载发病情况（0～3级为抗病）[21]。

2结果与分析

2.1辽星系列水稻品种抗病性表现

利用采自辽宁省4个稻区的20株稻瘟病菌對辽星系列水稻品种进行抗病性鉴定，结果如表3所示，苗期发病级数为0～5级，穗期发病级数为1～7级。苗期和穗期抗性频率大于等于85%的有辽星2号、辽星6号和辽星16号，其苗期和穗期发病最高级数都在1级及以下。其中供试的 20株菌株仅有2株可以侵染辽星6号。抗性频率小于等于35%的有辽星1号、辽星7号、辽星12号和辽星18号。除辽星7号外，其余3个品种穗期最高发病级数都达到7级。20株稻瘟病菌菌株均可在穗期侵染辽星12号。

2.221个品种抗病基因分型

利用已开发的10个抗稻瘟病基因的分子标记对21份辽星系列水稻品种进行抗性基因分子检测，结果如表4所示，21份材料中均不含Pi9、Pi40基因，而Pik-h、Pi1、Pib基因较广泛地分布在辽星系列水稻品种中。携带Pik-h、Pi1、Pib、Pita、Pik-m、Pi2、Piz-t、Pigm抗性基因的辽星系列品种分别为16份（76.2%）、13份（61.9%）、13份（61.9%）、10份（47.6%）、10份（47.6%）、4份（19.0%）、3份（14.2%）、4份（19.0%）。21份辽星系列品种中没有品种含有全部的10个抗性基因，也没有品种不含有任何抗性基因，含有的抗性基因数量在2～5个之间，其中辽星7号、辽星12号和辽星18号仅检测到2个抗性基因，辽星14号和辽星17号检测到5个抗性基因。

2.3辽星系列水稻品种抗病反应与抗性基因关系

苗期和穗期抗谱大于等于85%的辽星2号、辽星6号和辽星16号等3个品种中，辽星2号携带3个抗性基因，分别为Pita、Pi1、Pik-m；辽星6号携带4个抗性基因，分别为Pita、Pib、Pik-h、Pi1；辽星16号携带4个抗性基因，分别为Pita、Pik-h、Pi1、Pi2。这3个品种中均含有Pita、Pi1抗性基因。抗谱小于等于35%的辽星1号、辽星7号、辽星12号和辽星18号等4个品种含有2～4个抗性基因，其中辽星1号携带4个抗性基因，其余3个品种均仅携带2个抗性基因。这4个品种均不含Pita、Pi2基因。总体上，辽星系列品种随着品种含有的抗性基因位点数量的增多，对稻瘟病的抗性表现中等至高等抗病性。

3討论

要针对性地改良品种抗性，在时间和空间上合理布局抗病良种，首先需要了解品种本身的抗性基因型。辽星系列品种是辽宁省水稻研究所经过几代人培育出来的品种，具有一定的代表性。辽宁省地理环境复杂，本试验选择的20株稻瘟病菌菌株分属于辽宁省4个稻区，对21份辽星系列水稻品种进行苗期和穗期接种鉴定，抗性频率均大于等于85%的有3个品种，分别是辽星2号、辽星6号和辽星16号，表明辽星系列水稻品种蕴含优良的抗源材料。

21份辽星系列品种含有的抗性基因数量在2～5个之间。已有研究表明稻种资源中存在Pik-h基因材料较多，21份辽星系列品种中有16个品种携带Pik-h基因。Pita存在辽星系列品种中抗、高抗品种中，不存在高感品种中；Pi9和Pi40基因分离自野生稻，在辽星系列品种中没有检测到。结合病原菌接种单基因发病情况，仅1株可以引起单基因系Pita 致病，有3株病原菌可以引起单基因系Pi9致病，在以后的抗病育种中，可以考虑适当引入Pita、Pi9、Pi40等基因。

随着抗性基因位点数量的增多，品种抗病性表现出中等抗病性。这与张羽等的研究结果，随着抗性基因位点数目的增多，品种的抗病性呈上升趋势[22]不一致，可能辽星系列品种中存在其他未检测的抗性基因，或者这些品种中的抗病性是由多个基因相互制约而成。

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