瀚辰光翼助力隆平高科研究院水稻稻瘟病抗性改良研究

稻瘟病是极具毁灭性的水稻病害之一，俗称“水稻癌症”，是影响水稻高产、稳产的主要限制性因素。稻瘟病在全球85个水稻种植国家和地区发生，对全球粮食安全造成严重威胁。长期实践证明，培育和推广抗稻瘟病品种是防治稻瘟病最经济、环保和有效的措施，隆科638S与晶4155S是袁隆平农业高科技股份有限公司于2014年培育出的抗病优质高配合力中籼型两用核不育系。隆平高科研究院通过对2015—2019年通过国家审定的隆两优和晶两优系列杂交稻品种区试稻瘟病抗性评价数据进行分析，并利用基于KASP技术开发的针对16个稻瘟病抗性基因的标记组合，对隆两优和晶两优系列杂交稻品种进行基因型检测（检测平台：成都瀚辰光翼科技有限责任公司GeneMatrix高通量基因分型系统），为隆两优和晶两优系列杂交稻品种的布局和进一步改良提供理论依据。该研究结果，发表于作物学报2022.48(05)，题为“隆两优与晶两优系列杂交稻的稻瘟病抗性基因分析”。关键词: 稻瘟病；抗性基因；KASP；杂交稻；育种隆两优与晶两优系列杂交稻品种稻瘟病抗性评价将截止2019年之前，通过国家审定93个(148次)的隆两优与晶两优系列杂交稻品种的进行稻瘟病抗性评估。稻瘟病抗性基因KASP分子标记设计与分型效果验证基于KASP技术，针对16个稻瘟病抗性基因设计开发了一组KASP标记。为验证KASP标记的有效性，选取30份水稻材料，进行基因型分型检测和全基因组重测序。结果显示，稻瘟病抗性基因KASP标记组合可有效区分不同材料携带稻瘟病抗性基因的基因型，与重测序结果完全一致。以Pi2和Pi9基因为例，Pi2-KASP和Pi9-KASP标记能将携带Pi2基因的3份材料华占、矮华丝苗、南秀软占以及携带Pi9基因的材料75-1-127与不携带2个抗性基因的材料进行区分。表1 筛选验证获得优选的KASP标记图2 Pi2-KASP(A)与Pi9-KASP(B)分子标记验证隆两优与晶两优系列杂交稻品种中稻瘟病抗性基因类型、数量与分布利用稻瘟病抗性基因分型KASP标记组合，对73个隆两优与晶两优系列杂交稻品种及其亲本进行了检测。隆科638S和晶4155S分别携带有Pia+Piz与Pia+Pita抗性等位型，与选育过程中的分子标记辅助选择聚合结果相一致。杂交稻组合携带 3~7个抗性基因(图3-B)，其中携带5个基因的品种最多，有32个(占比43.8%)；携带3个基因的品种最少仅4个；从生态区域分析，武陵山区与长江上游稻区审定的品种携带抗性基因数量相对较多，平均为5.57个和5.48个(图3-C)；华南与长江中下游稻区审定的品种携带基因数量相对较少，平均为5.31个和5.13个。研究抗性基因数量与稻瘟病抗性关系 隆两优和晶两优系列杂交稻随着聚合抗性基因数量的增加，综合抗性指数与穗瘟最高损失率平均值都呈现整体下降趋势，对隆两优和晶两优系列杂交稻携带的抗病基因数与综合抗性指数平均值、穗瘟最高损失率平均值分别进行回归分析，结果表明综合抗性指数平均值、穗瘟最高损失率平均值与携带的抗病基因数均极显著相关。图4 抗性基因数量与稻瘟病抗性间的关系研究与讨论一、隆两优与晶两优系列杂交稻品种稻瘟病抗性水平总体较强；二、聚合双亲多个抗性基因是提高杂交稻品种抗性的有效途径；三、进一步提升隆科638S与晶4155S稻瘟病抗性，未来可考虑通过增加抗性基因数量，尤其是引入广谱抗性基因，来进一步提升杂交稻品种的稻瘟病抗性以及应对稻瘟菌生理小种变异带来的抗性丧失的风险。结论隆两优与晶两优系列杂交稻品种稻瘟病抗性来源于多个主效基因聚合效应，多基因聚合可以有效增强品种抗稻瘟病能力。本研究结果为隆两优与晶两优系列杂交稻品种后续布局以及进一步改良提供了理论依据。瀚辰光翼助力分子育种平台建设成都瀚辰光翼科技有限责任公司提供全国产、自动化、高通量基因检测方案，包括高通量植物基因组提取工作站、高通量自动化移液工作模块及PCR模块、高通量荧光检测仪、高通量自动点胶仪，以及高通量核酸浓度检测和均一化工作站等等设备，使分子生物实验室核酸提取、PCR反应、核酸质控等实验流程全面实现自动化，可满足SNP标记开发、品种精准定向改良、种质真实性和纯度鉴定、转基因检测等应用场景。设备拥有全自主知识产权，兼容国内外多种实验试剂，可有效降低实验成本。