全 文 ：植物病理学报
ACTA PHYTOPATHOLOGICA SINICA摇 41(4): 399鄄410(2011)
收稿日期: 2010鄄07鄄12; 修回日期: 2011鄄03鄄13
基金项目: 农业部公益性行业计划专项(200803008); 湖北省农业科学院创新项目(2007鄄620鄄003鄄03)
通讯作者: 喻大昭,研究员,主要从事植物病理学研究; Tel: 027鄄87380681, E鄄mail: dazhaoyu@china. com
第一作者: 曾凡松(1980 - ),男,硕士。 主要从事植物真菌病害研究, E鄄mail: zengfansong2005@126. com。
251 份水稻品种(系)对稻瘟病的抗性
鉴定及抗性多样性分析
曾凡松1, 向礼波1, 杨立军1, 杨小林1, 杨金松2, 喻大昭1*
( 1湖北省农业科学院植保土肥所,农作物重大病虫草害可持续控制湖北省重点实验室, 武汉 430064;
2湖北省农业科学院粮食作物研究所, 武汉 430064)
摘要: 采用稻瘟病菌 22 个鉴别菌株对 251 份水稻品种(系)进行了抗病性测定,并进行了聚类分析和基因型推导。 抗病性
测定结果表明,251 份品种(系)对鉴别菌株表现出的抗谱类型存在明显的多样性。 根据供试品种(系)对鉴别菌株的抗感
反应型,可将其划分为 12 个组,各组的品种(系)对鉴别菌株的反应型和抗性频率存在明显差异。 基因型推导结果表明,在
251 份品种(系)中,70 份品种涉及 14 个抗瘟基因,181 份品种(系)不含有待测基因中的任何一个,但都含有其他抗瘟基
因。 聚类分析结果与基因型推导结果不存在简单的一一对应关系。 珍科等 10 份品种(系)可作为田间抗瘟性筛选的候选
材料。
关键词: 水稻; 稻瘟病; 抗瘟基因; 推导; 聚类分析
Diversity analysis for resistance of 251 rice (Oryza sativa L. ) varieties( lines) to rice
blast disease摇 ZENG Fan鄄song1, XIANG Li鄄bo1, YANG Li鄄jun1, YANG Xiao鄄lin1, YANG Jin鄄song2,
YU Da鄄zhao1 摇 ( 1 Institute for Plant Protection and Soil Science, Hubei Academy of Agricultural Science, Key Laboratory for
Sustainable Control of Crops Pest in Hubei, Wuhan 430064,China; 2 Institute for Grain Crop, Hubei Academy of Agricultural
Science, Wuhan 430064,China)
Abstract: Evaluation for resistance of 251 rice varieties ( lines) to rice blast disease was accomplished by u鄄
sing 22 differential isolates of Magnaporthe oryzae. Clustering analysis and genotype postulation were comple鄄
ted by unweighted pair group method with arithmetic mean. Resistance test data showed that significant diver鄄
sity of resistance spectra to differential isolates was found among the total of 251 rice varieties ( lines) . These
varieties ( lines) were classified into 12 groups according to the reaction patterns of resistance or susceptibility
to differential isolates. The tested varieties ( lines) of different groups displayed distinct variation for reaction
patterns and resistance frequncy. Genotype postulation indicated that 14 Pi鄄genes were involved in 70 of 251
varieties ( lines) . Another 181 varieties harbored none of the tested Pi鄄genes, however, they all carried other
Pi鄄genes. The results from clustering analysis were not simply corresponding to those from genotype postula鄄
tion. Ten varieties ( lines), such as Zhenke, were able to be candidate materials for field resistance evalution.
Key words: rice; blast disease; resistance gene; postulation; clusting analysis
中图分类号: S432. 21摇 摇 摇 摇 摇 文献标识码: A摇 摇 摇 摇 摇 文章编号: 0412鄄0914(2011)04鄄0399鄄12
摇 摇 由子囊菌(Magnaporthe orgzae)引起的水稻稻
瘟病是水稻产区广泛发生的重要病害之一。 培育
和种植抗病品种一直是防治稻瘟病的最经济有效
的措施。 由于单一品种的长时间大面积种植,稻瘟
摇
植物病理学报 41 卷
病菌生理小种群体结构发生变化,导致品种在 3 ~
5 年后逐渐“丧失冶抗性。 明确现有水稻品种(系)
中的抗瘟基因类型和发掘新的抗瘟基因,不仅为品
种的合理布局和轮换提供理论依据,而且为水稻抗
病育种提供材料。
截至 2008年 5月,国内外已经报道的水稻抗稻
瘟病基因或数量抗性遗传位点有 84 个,其中已经克
隆了 Pib、Pita、Pi2、Pi9、Piz鄄t、Pid2、Pi21、Pi36 和
Pi37等多个抗瘟基因[1]。 这些基因大多数是通过
传统的遗传分离分析和图位克隆的方法鉴定的。 由
于稻瘟病菌与水稻之间的互作符合基因对基因假
说[2],使得采用标准鉴别菌株和鉴别品种(系)对水
稻品种或育种材料进行抗瘟基因型推导成为可能。
但大规模地推导水稻品种或育种材料可能含有的抗
瘟基因型,目前国内报道的还比较少[3 ~ 7]。
湖北省农科院粮食作物研究所拥有华中地区
最大的农作物种质资源中期库,常年保存有水稻、
小麦、玉米等 27 种农作物种质资源 23 900 多份。
水稻品种资源材料丰富多样,但大多数品种(系)
的抗瘟基因型还不清楚。 为了明确这些品种(系)
中持有的抗瘟基因型,作者对湖北省农科院作物品
种资源室保存的 251 份品种(系)进行了抗病性测
定和基因型推导,旨在了解这些水稻品种资源的抗
瘟基因型多样性,为品种布局和抗病育种提供理论
依据和潜在抗源材料。
1摇 材料与方法
1. 1摇 材料及来源
251 份水稻品种(系)由湖北省农业科学院作
物品种资源室提供(表 1)。 不含抗瘟基因的对照
品种丽江新团黑谷由本实验室保存。 22 个标准鉴
别菌株[7]由中国农业大学农学与生物技术学院分
子植物病理室提供。
1. 2摇 抗病性测定
1. 2. 1摇 水稻育苗摇 将水稻种子播种于 55 cm 伊 30
cm 的塑料苗盘中,苗盘底部以水稻营养液浸没。
每品种播种两行,每行 8 粒种子。 当幼苗长至 3 叶
1 心时,每苗盘营养液中增施硝酸铵 0. 68 g。 待苗
龄为 5 叶 1 心时接种。
1. 2. 2摇 接种体的准备和接种摇 采用涂菌产孢法制
备孢子悬浮液,将其浓度调为 5 伊 105个孢子 / mL。
采用离体叶段点滴接种法[8]进行抗病性测定。 接
种后 6 ~ 10 d 内,每天观察病斑形成情况。 若接种
点中央灰白(有孢子产生),边缘有褪绿,且沿叶脉
扩展,记为感病(S);接种点无症状或呈黑色,无褪
绿且未沿叶脉扩展,记为抗病(R)。 最终反应型以
至少出现一处感病病斑为亲和,无病斑或有过敏性
坏死症状记为不亲和。 每次接种结果成功与否均
以丽江新团黑谷表现感病为可靠性指标,试验重复
3 次。
1. 3摇 基因型推导
将各品种(系)对 22 个鉴别菌株的反应型与
鉴别菌株在近等基因系上的毒谱[7]进行比较,参
照 Dreiseitl[9]的方法分析推导抗瘟基因型。
1. 4摇 聚类分析
将反应型数据进行转换,R 记为 0,S 记为 1,
形成矩阵。 采用软件 NTSYSpc 2. 10e 进行非加权
算术平均组对方法(unweighted pair group method
with arithmetic mean,UPGMA)进行聚类分析。
2摇 结果与分析
2. 1摇 供试品种(系)对鉴别菌株的抗感反应型及
鉴别菌株对供试品种(系)的致病型
251 份品种(系)对 22 个鉴别菌株的抗感反应
谱共计出现了 243 种类型(结果未列出)。 品种
(系)对鉴别菌株的抗性频率,即不亲和的菌株数
占总菌株数的百分率,分布在 31. 82% (7 / 22) ~
86. 36% (19 / 22)之间(表 1)。 抗性频率最高的品
种(系)为南粳 15、宁万 1 号、金农 1 号和太引糯;
抗性频率大于 70% 的品种 (系 ) 占总数的
17郾 53% 。 61. 75% 的品种 (系)的抗性频率位于
50. 00% ~ 70. 00% 之间。 抗性频率最低的品种
(系)为连塘 4 号、高桥 1 号、畈籼 3 号、26、孝伏早、
科选 2 号和江西糯等 7 份品种(系)。 供试的所有
品种(系)中未出现对 22 个菌株全部抗病或感病
的品种(系)。
鉴别菌株对供试品种(系)的致病频率,即亲
和菌株数占总菌株数的百分率,分布在 0 ~
90郾 44% 之间。 致病频率最高的是菌株 RB7
(90郾 44% ),其次是菌株 RB17(81. 27% )。 致病频
率最低的是菌株RB1,它对所有供试品种(系)均
004
摇
摇 4 期 摇 曾凡松,等:251份水稻品种(系)对稻瘟病的抗性鉴定及抗性多样性分析
Table 1摇 Postulated genotyes of tested varieties( lines) and their resistance frequency
to twenty鄄two differential isolates of Magnaporthe oryzae
Code Variety ( line) R鄄F*(% ) Pi鄄genotpye
R21 Liantang 4 31. 82 ?
R50 Gaoqiao 1 31. 82 ?
R59 Fanxian 3 31. 82 ?
R70 26 31. 82 ?
R72 Xiaofuzao(孝伏早) 31. 82 ?
R76 Kexuan 2 31. 82 ?
R170 Jiangxinuo 31. 82 ?
R1 Luo爷ai 3 36. 36 ?
R26 Chengfuzao 36. 36 ?
R32 Meijiangzao13 36. 36 ?
R62 Zhe 61027 36. 36 ?
R83 Chaoyangzao 36. 36 ?
R88 Aixian 36. 36 ?
R112 Shanzibai 36. 36 ?
R132 Yanzuihong 36. 36 ?
R3 247(T121鄄1) 40. 91 ?
R5 Shenqi 40. 91 ?
R17 Yinhong 40. 91 ?
R29 Zhulian爷aixuan鄄7 40. 91 ?
R37 Xiang爷aizao 4 40. 91 ?
R42 Qingganhuang 40. 91 ?
R43 Junxie 40. 91 ?
R74 Ainanzhan 40. 91 ?
R97 Qingnanzao 40. 91 ?
R102 Dazhihunangu 40. 91 ?
R105 339 40. 91 ?
R172 Waibadan 40. 91 ?
R181 Lian 24 40. 91 ?
R202 Qianshanhong35鄄10 40. 91 ?
R241 76A26093 40. 91 ?
R8 Guangjie 9 45. 45 ?
R13 Guangli 4 45. 45 ?
R30 421 45. 45 ?
R40 Guangfuzao 45. 45 ?
R46 Kexuan 45. 45 ?
R53 Xiangyangzao 45. 45 ?
R61 Guangshui 2 45. 45 ?
R77 Hunanzao 45. 45 ?
R85 Zhenlong13 45. 45 ?
R122 Huizhougu 45. 45 ?
R130 Yangchen 1 45. 45 ?
R134 Fanxuan 2 45. 45 ?
R136 Xiangshanzao 45. 45 ?
R149 Hulangu 45. 45 ?
104
摇
植物病理学报 41 卷
Continued Table 1
Code Variety ( line) R鄄F*(% ) Pi鄄genotpye
R152 Hongmihuangzhuazao 45. 45 ?
R155 Xiangliangdao 45. 45 ?
R164 Houbeinuo 45. 45 ?
R174 Ribenzao 45. 45 ?
R193 Shenqi 45. 45 ?
R223 Xinglong 1 45. 45 ?
R238 Zhu 110 45. 45 ?
R244 25569 45. 45 ?
R6 Zhuxi 26 50. 00 ?
R16 233(7118鄄1) 50. 00 ?
R20 Liantangzao 50. 00 ?
R24 Kehongzhan 50. 00 ?
R25 Qianmazao舆 50. 00 ?
R35 Meiliuzao 50. 00 ?
R47 Guangke 1 50. 00 ?
R56 Xiannong 50. 00 ?
R63 Zaoshou 3 50. 00 ?
R65 Yunqing 50. 00 ?
R68 Erjiuqing 50. 00 ?
R71 Xiaofuzao(孝福早) 50. 00 ?
R80 Hong 410 50. 00 ?
R109 Qingyeai 50. 00 ?
R117 Zaoxuandao 50. 00 ?
R118 Qunqing 50. 00 ?
R121 Erlianzao 50. 00 ?
R128 16072 50. 00 ?
R150 Wuziliu 50. 00 ?
R163 Sanlicun 50. 00 ?
R165 Wenshengnuo 50. 00 ?
R179 Zaonuo 50. 00 ?
R182 6392 50. 00 ?
R184 Yuwan 50. 00 ?
R192 Dongmei 50. 00 ?
R200 Meifengxuan 50. 00 Pia + ?
R211 Enzao 2 50. 00 ?
R214 Guangmao 2727 50. 00 ?
R216 Guiguangshui 50. 00 ?
R218 Ke爷er 50. 00 ?
R222 Jinjian24 50. 00 ?
R230 Yezhen 19 50. 00 ?
R245 72鄄23 50. 00 Pia + ?
R15 Zhipin76鄄1 54. 55 ?
R19 73鄄384愚 54. 55 ?
R27 Hualian 54. 55 ?
R41 Juanzao 1 54. 55 ?
R44 Zhen 360 54. 55 ?
204
摇
摇 4 期 摇 曾凡松,等:251份水稻品种(系)对稻瘟病的抗性鉴定及抗性多样性分析
Continued Table 1
Code Variety ( line) R鄄F*(% ) Pi鄄genotpye
R49 412420 54. 55 ?
R52 Xiangfudao 54. 55 ?
R55 Xingnong 1 54. 55 ?
R57 Xingnong 105 54. 55 ?
R64 Wenyin 1 54. 55 ?
R66 26299 54. 55 ?
R67 Hongpizao 54. 55 Pi19 + ?
R81 Rongfuxuan 54. 55 ?
R91 Lengshuibai 54. 55 ?
R93 Honglian 2 54. 55 ?
R100 Yongjinzao3 54. 55 ?
R107 Beihong 5 54. 55 ?
R110 78鄄141 54. 55 ?
R127 Aituo 54. 55 ?
R138 Meizhen 1 54. 55 ?
R141 Wuxuan 4 54. 55 Pi19 + ?
R142 Luchengdao 54. 55 ?
R154 Xishaizhan 54. 55 ?
R160 Beizinuo(被子糯) 54. 55 ?
R162 Hongkenuo 54. 55 ?
R175 Taishannuo 54. 55 ?
R183 Yuwan 6 54. 55 ?
R195 Ainanzao 1 54. 55 ?
R197 Hongmeizao 54. 55 ?
R205 Wenxuanqing 54. 55 ?
R224 Jinjianhong 54. 55 ?
R231 Shuangzhen 4 54. 55 ?
R237 Zhufei 76鄄10 54. 55 ?
R242 76鄄934 54. 55 ?
R247 1606 54. 55 ?
R248 P11 54. 55 ?
R11 Tianguangzao 59. 09 ?
R12 Zhulian爷ai 伊Wanbanjin 59. 09 ?
R31 Zhe76鄄1 59. 09 Piks + ?
R36 Honglian 1 59. 09 ?
R39 Xaing爷aizao 9 59. 09 ?
R48 Guang2aizaoxuan 59. 09 ?
R51 115鄄5 59. 09 ?
R58 Wenxuanqing 59. 09 Pi19 + ?
R60 Qunxuanzao 59. 09 ?
R78 Guangluai 4 59. 09 ?
R94 Xiang爷ai 8 59. 09 ?
R101 Erbangqing 59. 09 ?
R113 Youyidao 59. 09 ?
R116 Jinggangshan 59. 09 ?
R124 Shi爷anzhan 59. 09 ?
304
摇
植物病理学报 41 卷
Continued Table 1
Code Variety ( line) R鄄F*(% ) Pi鄄genotpye
R137 Makexian 伊 Erqingjiu 59. 09 Pia + Pik + ?
R139 Jingshangu 59. 09 ?
R140 Zhong爷ai 10 59. 09 Pi19 + ?
R143 Wenshanqian 59. 09 ?
R156 Nanjing 33 59. 09 ?
R161 Beizinuo(杯子糯) 59. 09 ?
R177 Wushengnuo 59. 09 ?
R185 Kuxindao 59. 09 ?
R196 Erjiuqing 59. 09 ?
R201 Qianshanhong 34鄄16 59. 09 ?
R204 Wenzhou 606 59. 09 ?
R208 Nongfei爷ai 59. 09 ?
R209 Shufeng 1 59. 09 ?
R215 Guangxuanzao 59. 09 ?
R217 Xiang爷aizao 7 59. 09 ?
R227 Zhen B 59. 09 ?
R228 Xiezhen 4 59. 09 Pia + ?
R232 IR837鄄36鄄1 59. 09 ?
R233 Zhu 9 59. 09 ?
R243 770379 59. 09 ?
R246 175095 59. 09 ?
R103 78鄄99 63. 60 ?
R22 27395 63. 64 ?
R33 Zhucai 63. 64 ?
R54 76290 63. 64 Pia + Pik + ?
R84 Nanyin 1 63. 64 ?
R86 40314 63. 64 ?
R89 Guiganhuang 63. 64 Pi19 + ?
R92 Fuyuan 2 63. 64 ?
R114 Guangqing 63. 64 ?
R120 Daxiandao 63. 64 ?
R123 Zhijiedao 63. 64 ?
R125 Duyanchuan 63. 64 Pia + ?
R126 Saozhoucha 63. 64 Pia + ?
R129 Yugu 63. 64 ?
R135 Nantaizhan 63. 64 ?
R146 Shayangdao 63. 64 ?
R178 Chun爷ainuo 63. 64 ?
R186 Ping爷ai 1 63. 64 ?
R194 Zhinan 15 63. 64 ?
R213 Enzao 5 63. 64 ?
R219 Kezao 13 63. 64 ?
R250 Guihong 63. 64 ?
R2 Longge 7 68. 18 Pi19 + ?
R9 Aizheng13 68. 18 ?
R10 Aixueluo 1 68. 18 Pik + ?
404
摇
摇 4 期 摇 曾凡松,等:251份水稻品种(系)对稻瘟病的抗性鉴定及抗性多样性分析
Continued Table 1
Code Variety ( line) R鄄F*(% ) Pi鄄genotpye
R28 Zhenguang76鄄17 68. 18 Pi19 + ?
R96 89 68. 18 ?
R99 Zhenguang 76鄄14 68. 18 ?
R104 Yuchi 68. 18 Pi19 + ?
R108 Makegu 68. 18 Pia + ?
R133 Honghuami 68. 18 ?
R145 Niu爷ertou 68. 18 Pi19 + ?
R158 Dasuijing 68. 18 ?
R166 Erlianbainuo 68. 18 Piks + ?
R167 Huizhounuo 68. 18 Pita + ?
R168 Jiuyueling 68. 18 ?
R171 Maweinuo 68. 18 ?
R180 Aihe 68. 18 Pi19 + ?
R187 Ping爷ai 6 68. 18 ?
R188 Dongtingwandao 68. 18 Pia + ?
R203 Wen爷aizao 68. 18 ?
R206 Nongci 68. 18 Pia + ?
R221 BT513鄄5 68. 18 Pi19 + ?
R226 Zhenxian 96 68. 18 Pi19 + ?
R229 Xianzhenfan 8 68. 18 Pia + Pik + ?
R235 Zhai 伊 70鄄09鄄1 68. 18 Pi19 + ?
R236 Zhulian爷ai 68. 18 Pi19 + ?
R239 Nongzhu 68. 18 ?
R240 721Zao 68. 18 ?
R249 Hong 410 68. 18 Pi19 + ?
R18 Ningfeng 72. 73 Piz
R90 Liangbaidao 72. 73 ?
R98 Qijiuzaonuo 72. 73 Pi19 + ?
R106 Qinglongzao 72. 73 ?
R111 Xiangfu 72. 73 Piks + ?
R148 Guichao 2 72. 73 Pia + ?
R151 Nanjing 6 72. 73 Pi19 + Pi12 + ?
R153 Kongkanzhan 72. 73 Pia + Pi5 + ?
R159 Jichao 4 72. 73 Pia + ?
R169 Gaoliangdao 72. 73 Pia + ?
R173 Puzaonuo 72. 73 Pia + Piks + ?
R189 Zhentianwan 72. 73 ?
R207 Nongzi 1 72. 73 Piks + Pi19 + ?
R210 Jiaxuanzao 2 72. 73 Pi19 + Pi12 + Pib + ?
R251 Guba 55 72. 73 Pia + ?
R7 Jijing 8 77. 27 Pit + ?
R34 Shufeng 3 77. 27 Pia + Pii + ?
R45 Zhimanuo 77. 27 Pia + Piks + Pi12 + Pib + ?
R69 Yanxian 204 77. 27 Pib + ?
R79 Minzao 6 77. 27 Piz + ?
R82 Qingxiaojinzao 9 77. 27 Pik + Piks + Pi19 + ?
504
摇
植物病理学报 41 卷
Continued Table 1
Code Variety ( line) R鄄F*(% ) Pi鄄genotpye
R87 Nongge 16 77. 27 Piks + Pi19 + ?
R95 Xintanghong 2 77. 27 Pik + Pita + ?
R119 Xiyeqing 77. 27 Pib + ?
R131 Fushanjin 77. 27 Pia + Pik + Pita + ?
R144 Yintiaozhan 77. 27 ?
R147 Hongmishuluozao 77. 27 Pia + ?
R190 Hongxuan 5 77. 27 Pia + Pi19 + Pi5
R191 Lengzi 8鄄3 77. 27 Piks + ?
R198 Meifeng 9 77. 27 Pia + Piks
R199 Meifeng 25 77. 27 Pia + ?
R212 Enzao 4 77. 27 Pik + ?
R220 Lutezhong 2 77. 27 Piks + Pi19 + Pi12 + Pib + ?
R225 Xin 605 77. 27 Piks + Pi19 + Pi12 + Pib + ?
R4 Zhenke 81. 82 Pia + Pik + Pit + ?
R14 Xuan爷enhongjiao 81. 82 Pi19 + Piz + ?
R23 Fanyu 1 81. 82 Piks + Pi19 + Pit + Pib + Pish + ?
R75 Sanqizao 81. 82 Pia + Pi5 + ?
R115 528鄄4 81. 82 Pia + Piz + ?
R234 Zhenxian 947 伊 (ZhenlongB 伊 Kexi) 81. 82 Pi19 + Pit + ?
R38 Jinnong 1 86. 36 Pia + Pik + Pi7 + Pi11 + ?
R73 Ningwan 1 86. 36 Pia + Pi19 + Piz + ?
R157 Nanjing15 86. 36 Pia + Piks + Pi19 + Pi5 + ?
R176 Taiyinnuo 86. 36 Pia + Piks + Pi19 + Pi12 + Pib + ?
“*冶: Resistance frequency.
不致病。
2. 2摇 供试品种(系)抗瘟基因型的推导
将供试品种(系)对 22 个鉴别菌株的反应型
与标准毒谱[7]比较分析,并进行基因型推导。 结
果表明,在 251 份品种(系)中,有 70 份品种(系)
含有可鉴别的抗瘟基因中的 1 个或多个基因,占供
试品种(系)总数的 27. 89% 。 宁丰(Piz)、红选 5
(Pia + Pi19 + Pi5)和梅丰 9 号(Pia + Piks)的反应
谱与其对应的抗瘟基因(基因组合)的反应谱完全
一致,表明只含有推导出的抗瘟基因。 67 份品种
(系)对 22 个鉴别菌株的反应谱与相应基因的反
应谱不完全一致,表明除含有推导出的基因之外,
还含有可鉴别的 24 个基因之外的抗性因子。 181
份品种(系)对鉴别菌株的反应谱与可鉴别抗瘟基
因的反应谱完全不一致,表明不含有可鉴别基因中
的任何一个。 但它们对至少一个鉴别菌株表现抗
性,说明还含有可鉴别基因以外的其他抗性因子。
251 份品种(系)对稻瘟病的抗性共涉及可鉴
别抗瘟基因中的 14 个(表 2),包括 Pia、Pi19、Piks、
Pik、Pi5、Pi7、Pii、Pi11、Pib、Pit、Pita、Pi12 、Piz 和
Pish 等。 在可鉴别的抗瘟基因中,出现频率最高
的是 Pia,占供试品种总数的 12. 35% ;其次是
Pi19,占供试品种总数的 11. 95% 。 在 251 份品种
(系)中未检测到 Pikp、Pizt、Pi20、Piz5、Pi3、Pi1、
Pikm、Pikh、Pita2和 Pi9 等 10 个抗瘟基因。
在可鉴别的抗瘟基因中,14 个基因分别以单
个基因或基因组合的形式分布在 70 份品种(系)
中。 太引糯和畈育 1 号均含有至少 5 个抗瘟基因。
金农 1 号、芝麻糯、南粳 15、陆特种 2 号和新 605 等
5 份品种(系)至少含有 4 个抗瘟基因。 加选早、红
选 5、宁万 1 号、富山锦、珍科和青小金早 9 号等 6
份品种(系)至少含有 3 个抗瘟基因。 宣恩红脚等
15 份品种(系)至少含有 2 个抗瘟基因。 盐籼 204
等 43 份品种(系)至少含有 1 个抗瘟基因。
604
摇
摇 4 期 摇 曾凡松,等:251份水稻品种(系)对稻瘟病的抗性鉴定及抗性多样性分析
2. 3摇 供试品种(系)对鉴别菌株抗感表型的聚类
分析
将供试品种(系)对 22 个鉴别菌株的抗感反
应谱数据进行聚类分析(图 1),以相似系数 0. 72
为界,可将 251 个品种(系)划分为 12 组(表 2)。
含有品种(系)数最多的组喻含有 97 个品种(系),
品种(系)数占总数的 38. 65% 。 其中 92 份品种
(系)对 RB8 表现亲和,表明这些品种(系)不含有
对 RB8 表现抗病的抗瘟基因。 该组的品种(系)对
RB11、RB12、RB18 和 RB21 均表现抗病,可能持有
与这些菌株发生非亲和反应的抗瘟基因。 组玉的
63 个品种(系)占品种(系)总数的 25. 10% 。 除品
种(系)湘矮早 4 号外,其他品种(系)均对 RB3 表
现感病。 除 115鄄5 外,组玉的其他品种(系)均与
RB16 发生亲和反应。 说明组玉中的大多数品种
(系)均不持有对 RB3 和 RB16 表现不亲和的抗瘟
基因。 该组所有品种(系)均对 RB19 表现抗病,表
明可能持有对 RB19 表现不亲和的抗瘟基因。 除
了温矮早之外,组欲的品种(系)均对 RB21 表现感
病。 该组所有品种(系)对 RB11、RB15 和 RB19 均
表现抗病。
聚类分析结果表明,属于同一组的品种(系)
可能携带不同的抗瘟基因。 组喻的品种(系)涉及
Pia,Pib,Pik,Piks,Pish,Pit,Pi5,Pi12 和 Pi19 等 9
个抗瘟基因。 同一抗瘟基因可分别存在于不同组
的品种(系)中。 Pi19 分布在组玉、域、郁、遇、喻、
御和欲的品种(系)中。 抗性频率大于 70. 00%的
品种(系)主要分布在组喻和组欲。 组喻是含有抗
性频率大于 70. 00%的品种(系)最多的组。 组欲
中抗性频率大于 70. 00%的品种(系)占该组品种
(系)总数的 72. 22% 。 其中抗性频率小于 50. 00%
的品种(系)主要分布在组玉中。
3摇 结论与讨论
为了明确水稻资源材料中抗瘟基因的类型,作
者对 251 份品种(系)进行了苗期抗病性测定,并
推导了基因型。 这是首次对湖北省农科院作物品
种资源室保存的品种(系)进行大规模的抗瘟基因
型推导。 抗病性测定结果表明,251 份品种(系)对
22 个标准鉴别菌株表现出丰富多样的反应谱,这
可能是由于一个或多个抗瘟基因共同作用的结果。
采用由菲律宾鉴别菌株[10]和 24 个单基因系材
料[11]组成的鉴别系统,Ebron 等分别对 42 个[5]与
10 个[6]水稻品种进行了抗瘟基因型的鉴定,涉及
Pi20、Pita、、Pib、Piks、Pizt、Pia、Pii 和 Pik 等位基因
(Pik、Pikp、Pikh、Pikm),这些品种同样表现出丰富
多样的抗瘟基因类型。 Pib 和 Pik 等位基因(Piks、
Pik、Pikp、Pikh、Pikm)在国际水稻研究所( IRRI)水
稻品种中分布广泛[12],而供试品种中出现频率较
高的是 Pia 和 Pi19,这可能与品种资源多样性有
关。 Yanoria 等[10]报道的鉴别菌株缺乏对 Pit 和
Pi19 表现无毒的菌株和对 Pi9 有毒的菌株,无法将
Pik等位基因区分开来。 作者采用的 22 个鉴别菌
株是通过 24 个近等基因系[13]筛选出来的,可对包
括 Pi9 和 Pik 等位基因(Pik、Pikp、Pikh、Pikm)在内
的 24 个基因进行鉴定。 对于没有推导出抗瘟基因
的品种(系),可能持有其他已知的基因或新基因,
需要通过遗传分析来进行鉴定。
稻瘟病菌无毒基因型的监测是病害防治的重
要工作之一。 作者对来自湖北恩施稻区的 207 个
单孢菌株进行了无毒基因型的检测,发现 2008 年
和 2009 年 Avr鄄Piz 的出现频率较高 (结果未发
表)。 这提示含有 Piz的品种(系)可以作为该地区
品种布局的候选材料。
聚类分析有助于了解品种资源的抗性变异情
况和抗性资源的丰富程度。 根据 251 份品种(系)
对 22 个鉴别菌株的反应谱,可将其划分为 12 个
组。 各组供试品种(系)对鉴别菌株的抗谱存在着
明显差异,所涉及的抗瘟基因也各不相同。 组欲和
组喻的品种(系)的抗性频率普遍高于其他组。 除
组吁、峪和狱之外,各组的品种(系)均有抗瘟基因
分布。 同一抗瘟基因(如 Pi19)可在不同组中分
布,表明 UPGMA聚类分析与基因推导之间不存在
简单的一一对应关系。 Yanoria 等[14]对来自亚洲
各地的 922 份水稻材料进行了抗性多样性检测,聚
类分析表明各组间抗性存在明显差异,且各组间抗
性差异可能与籼粳类型有关。 因此,品种(系)的
系谱来源和籼粳类型的分析将更加有助于了解抗
性多样性形成的原因。
在供试品种(系)中,珍科、金龙 1号、宣恩红脚、
畈育 1 号、宁万 1 号、三七早、528鄄4、南粳 15、太引
糯、珍汕 947 伊 (珍龙 B 伊科系)等 10 份品种(系)
抗性频率大于80. 00% ,可以作为田间抗源筛选的
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植物病理学报 41 卷804
摇
摇 4 期 摇 曾凡松,等:251份水稻品种(系)对稻瘟病的抗性鉴定及抗性多样性分析
Fig. 1摇 Clustering analysis based on pathotypes of tested varieties( lines)
to 22 differential isolates
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植物病理学报 41 卷
候选材料。
国际上对稻瘟病叶瘟抗性的评价方法大多采
用的是喷雾接种法,再根据严重度分级确定抗性水
平[15]。 本文中,作者采用离体叶段点滴接种法,方
便快捷,省时省力,但由于水稻幼苗生理状况的差
异,有时会有假阳性的出现,抗病性测定的结果需
要反复进行验证。 对推导出的抗瘟基因型还需要
进行等位性分析和基于已克隆基因序列的分子检
测。
致谢:感谢中国农业大学张国珍老师提供菌株和标
准毒谱。
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责任编辑:李晖
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