全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(11): 1927−1934 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由江苏省自然科学基金项目(BK2011427)和江苏省农业科技自主创新资金产业体系类项目(CX(12)1003-4)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 李爱宏, E-mail: yzlah@126.com, Tel: 0514-87302340
第一作者联系方式: E-mail: ymmie2009@126.com; Tel: 15380376552
Received(收稿日期): 2013-03-21; Accepted(接受日期): 2013-06-24; Published online(网络出版日期): 2013-08-12.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130812.1751.021.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01927
广谱稻瘟病抗性基因 Pigm和 Pi2的抗谱差异及与 Pi1的互作效应
于苗苗 1,2,3 戴正元 1 潘存红 1 陈夕军 2 余 玲 1 张晓祥 1 李育红 1
肖 宁 1 龚红兵 3 盛生兰 3 潘学彪 2 张洪熙 1 李爱宏 1,*
1江里下河地区农业科学研究所 / 国家水稻改良中心南京分中心扬州试验站, 江苏扬州 225007; 2扬州大学植物功能基因组学教育部
重点实验室, 江苏扬州 225009; 3江苏丘陵地区镇江农业科学研究所, 江苏句容 212400
摘 要: Pigm是 Pi2基因簇的等位或紧密连锁基因。本研究构建了 4个不同遗传背景下 Pigm和 Pi2的系列近等基因
系, 204 个菌株苗期接种结果显示其抗性频率均超过 70%, 但 Pigm 和 Pi2 的抗谱重叠度仅为 54.4%~65.7%, 聚合
Pi1/Pigm 和 Pi1/Pi2 杂种的抗性频率均超过 90%。穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定表现与苗期接种一致的发病趋
势。农艺性状调查结果显示获得的近等基因系与其轮回亲本基本相似, 存在较少的累赘连锁。表明 Pigm 是一个与
Pi2抗谱差异明显的广谱抗性基因, 对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。
关键词: 稻瘟病抗性基因; 标记辅助选择; 近等基因系; 抗谱; 互作效应
Resistance Spectrum Difference between Two Broad-Spectrum Blast
Resistance Genes, Pigm and Pi2, and Their Interaction Effect on Pi1
YU Miao-Miao1,2,3, DAI Zheng-Yuan1, PAN Cun-Hong1, CHEN Xi-Jun2, YU Ling1, ZHANG Xiao-Xiang1,
LI Yu-Hong1, XIAO Ning1, GONG Hong-Bing3, SHENG Sheng-Lan3, PAN Xue-Biao2, ZHANG Hong-Xi1,
and LI Ai-Hong1,*
1 Lixiahe Agricultural Research Institute of Jiangsu Province / Yangzhou Station of Nanjing Sub-center of National Rice Improvement Center,
Yangzhou 225007, China; 2 Key Laboratory of Plant Functional Genomics, Ministry of Education, Yangzhou University, Yangzhou 225009, China;
3 Zhenjiang Institute of Agricultural Science in Jiangsu Hilly Region, Jurong 212400, China
Abstract: Pigm, an R gene to rice blast disease, is either allelic or tightly linked to Pi2. In this study, a series of near-isogenic
lines (NILs) containing Pigm and Pi2 under four genetic backgrounds of rice cultivars were established, respectively. The results
from inoculating with 204 representative races at seedling stage showed that the resistance frequency of NILs carrying Pigm and
Pi2 all reached more than 70%, but the overlapping degree of resistance spectrum between them was only 54.4% to 65.7%, and
the resistance frequency of hybrids pyramiding Pi1/Pigm and Pi1/Pi2 was more than 90%. Disease development from artificial
inoculation at heading stage and natural induction in disease nursery showed consistent trend with that from inoculation at
seedling stage. Agronomic traits of most NILs were similar to those of recurrent parent, indicating that the target region contains
few linkage drags. In conclusion, Pigm is a broad-spectrum blast resistance gene possessing significant resistance spectrum
difference from Pi2, and holds important value for rice blast breeding.
Keywords: Blast resistance gene; Marker-assisted selection; Near-isogenic lines; Resistance spectrum; Interaction effect
发掘新的广谱稻瘟病抗性基因是培育抗性品种
及控制病害的有效途径。迄今已有 63个抗稻瘟病位
点的 77 个主效基因被分子定位, 并有 22 个基因被
克隆。这些基因分布于除第 3染色体外的其他 11条
水稻染色体上, 并具有成簇分布的特性(http://www.
ricedate.cn/gene/, 国家水稻数据中心基因数据库)。
其中, 第 6染色体短臂近着丝粒的附近分布有 Pi2、
Pi9、Pi22、Pi25、Pi26、Pi40、Pi42、Pi50、Piz、
1928 作 物 学 报 第 39卷


Piz-t等至少 10个抗性基因, 这些基因在抗病基因簇
内呈等位或紧密连锁关系, 并有研究结果显示其抗
谱存在明显差异[1-7]。但这种差异大多是在不同遗传
背景下获得的初步鉴定结果, 缺乏在同一遗传背景
下(如近等基因系水平上)的验证。Pigm 是从持久抗
稻瘟病品种谷梅 4 号中鉴定的一个新的广谱稻瘟病
抗性基因, 定位及等位性测验结果显示其可能与第
6 染色体的 Pi2 和 Pi9 等位或连锁[8]。Pi1 是源自利
比亚粳型品种“LAC23”的广谱稻瘟病抗性基因, 定
位在第 11染色体上 MGR4766标记 1.3 cM处, 现已
经被成功克隆[9-10], 并有研究显示其与 Pi2有良好的
互补效应[11-13]。本研究构建了 4 个轮回亲本背景下
Pigm、Pi2的系列近等基因系, 进而比较其抗谱差异,
并分析其与 Pi1 的互作效应, 从而为稻瘟病抗性育
种提供参考。
1 材料与方法
1.1 供试材料的选择
Pi1 和 Pi2 基因的供体亲本为 W1, 是以金 23B
为轮回亲本导入 Pi1和 Pi2基因的中间材料[9]。Pigm
的供体亲本为谷梅 4 号。受体轮回亲本包括 2 个光
温敏核不育系广占 63S、97S, 及 2 个中籼稻恢复系
R084和 R609, 均由本项目组保存或培育而成。
1.2 多态性分子标记的发展
结合http://www.gramene.org/网站上分子标记的信
息和3个抗性基因的定位或克隆信息 , 采用Primer
Premier 5.0软件发展分子标记设计引物 , 引物由
TaKaRa公司负责合成, 用1%~3%的琼脂糖电泳筛选多
态性的分子标记。最后针对不同供体, 筛选获得与4个
轮回亲本均有良好多态性的标记AP22、ZJ58.7及RM224,
用于后续的标记辅助选择。具体信息列于表1。

表 1 筛选的分子标记信息
Table 1 Marker information for MAS
基因
Gene
标记
Marker
预期片段长度
Length (bp)
正反向引物序列
Primer sequence (5′−3′)
Pi2 AP22 143 F: GTGCATGAGTCCAGCTCAAA; R: GTGTACTCCCATGGCTGCTC
Pigm ZJ58.7 236 F: ACTTGCTGGGAGAAGGATT; R: AGTTCGTACTTTTCAGGCT
Pi1 RM224 237 F: ATCGATCGATCTTCACGAGG; R: TGCTATAAAAGGCATTCGGG

1.3 标记检测
参照卢扬江等 [14]的方法提取水稻全基因组
DNA。20 μL PCR反应体系, 包括MgCl2 (25 mmol L−1)
2.0 μL, buffer (×10) 2.0 μL, 引物 (上下游引物 ,
3.084 mmol L−1) 1.5 μL, dNTP (10 mmol L−1) 0.4 μL,
Taq DNA聚合酶(5 U μL−1) 0.2 μL, 模板 DNA 2.0 μL;
ddH2O 11.9 μL。PCR 条件为 94℃预变性 5 min;
94℃变性 50 s, 55℃复性 50 s, 72℃延伸 1 min, 36
个循环 ; 72℃充分延伸 10 min。将 PCR产物上样于
含溴化乙锭的 3%琼脂糖凝胶 , 电泳分离后于
BIORAD 凝胶成像仪下拍摄并观察读数。供体亲本
带型、受体亲本带型和双带分别赋值 1、3 和 2, 缺
带赋值 0。
1.4 遗传背景回复率检测
结合http://www.gramene.org/网站上公布的水稻
SSR分子标记的信息和本实验室开发的标记, 采用
目标基因区间以外相对均匀分布的132个分子标记,
针对供、受体双亲进行多态性筛选, 在2个亲本之间
具有多态性的标记确定为用于背景回复率检测的中
选标记 , 要求每条染色体至少获得3个以上的多态
性标记且分布相对均匀。参照Hospital等[15]的方法计
算株系背景回复率, Gg = (L + Xg)/2L, 其中, Gg为在g
代的遗传背景回复率; Xg为在回交g代表现为轮回亲
本带型的分子标记数量; L为检测的分子标记总数量。
1.5 病原菌的分离与培养
从广东、江苏、海南、浙江和湖北 5 省重发病
区田间采集自然发生的稻瘟病病穗, 参考周益军等
的方法[16]培养病菌, 单孢分离后在 PDA培养基上培
养 5~7 d, 转于产孢培养基上培养 5~7 d, 用无菌水
洗去培养基表面菌丝后于黑光灯下照射培养 72 h (培
养温度均为 26 )℃ 。筛选获得 204个产孢量大的单孢菌
株, 洗脱稻瘟菌孢子, 调节浓度至 2×105 个 mL−1, 作
为鉴定所用的接种体。
1.6 抗性鉴定与评价
1.6.1 苗瘟鉴定与评价 将各株系种子浸种催芽
后播于塑料秧盘内, 2 次重复, 利用上述培养的 204
个菌株孢子悬浮液, 待秧苗长至三至四叶期时移至
玻璃箱内喷雾接种, 于 26~28℃下黑暗保湿 24 h (相
对湿度 >95%), 然后将秧盘移至可控温室内 ,
26~28℃、相对湿度>95%的高湿环境下生长。7~10 d
后调查病情, 依据国家农业行业标准(水稻稻瘟病鉴
定技术规范)记载病情, 以发病最重的稻株作为该品
第 11期 于苗苗等: 广谱稻瘟病抗性基因 Pigm和 Pi2的抗谱差异及与 Pi1的互作效应 1929


种的抗性级别, 每个重复中只要有 2 株以上感病即
记为感(S), 低于 2株记为抗(R)。抗性频率=(接种后
表现抗的菌株数/接种的总菌株数) × 100%; 抗谱重
叠度=(具有相同抗性表型的菌株数 /接种的总菌株
数) × 100%。
1.6.2 穗瘟鉴定与评价 试验于江苏里下河地区
农业科学研究所万福基地进行, 5 月 10 日播种各试
验材料, 苗床育苗 30 d后于 6月 10日移栽, 单本栽
插, 每区 5行, 每行 12株, 株行距 13.3 cm × 25.0 cm,
2次重复, 常规水肥管理。孕穗期选用来自广东、湖
北、海南、浙江和江苏的 5 个代表性的强毒力菌株
GD18-3 (B1, 致病率 65.6%)、ES9-5-1 (B15, 致病率
75.0%)、hn1-1 (C1, 致病率 59.4%)、ZJ13-4 (A15, 致
病率 63.3%)和XH8-4-4 (G1, 致病率 37.5%), 扩大培
养后等比例混合 5 个菌株的孢子液。选择每个株系
的第 2 行, 用注射器将接种液注入稻苞内, 每穗注
射 1 mL, 每重复接种 10穗, 并对接种的稻穗作好标
记。穗瘟鉴定评价标准参见罗楚平等[17]的方法。
1.6.3 病圃自然诱发鉴定 自然诱发鉴定病圃建
于武陵山区湖北省恩施的两河地区, 常年3月至9月
份相对湿度超过90%, 非常适宜稻瘟病的发生。3月
25日播种试验材料 , 5月上旬移栽 , 每个株系栽插
100穴, 2次重复。齐穗后30 d调查每个株系的穗发病
情况 , 按照国家稻瘟病测报调查规范 (GB/T
15790-2009)划分抗感类型和病级。
1.7 基本农艺性状的考察
对用于田间穗颈瘟人工接种鉴定的试验材料 ,
同时进行基本农艺性状考察。调查记录各试验小区
的播始历期和株高。成熟时, 每重复取中间第 3、第
4 两行各 8 株共 16 株, 考察有效穗数、每穗粒数、
结实率、千粒重、单株产量等性状。
2 结果与分析
2.1 携带 Pigm、Pi2的近等基因系构建
以广占 63S、97S、R084和 R609为母本, 与供
体亲本 W1、谷梅 4号分别杂交获得 F1, 然后以广占
63S、97S、R084和 R609分别为轮回亲本连续回交,
从 BC1F1世代开始分别利用目标基因 Pi2、Pigm 紧
密连锁标记 AP22、ZJ58.7检测基因型, 选择标记为
杂合带型且农艺性状与轮回亲本接近的单株回交 ,
经过连续 4次回交获得 BC4F1代后(江苏扬州、海南
一年两季加代)自交, 利用单个鉴别菌株对 BC4F2群
体接种鉴定, 发现 AP22、ZJ58.7 的选择效率高达
93%以上, 与前人研究结果一致[12]。BC4F2分离世代
选择标记为纯合抗性基因型且农艺性状优良的单株
(图 1-A), 针对每个轮回亲本的单个目标基因, 分别
获得优良单株 10个以上。
将 BC4F3世代种植成株系, 进行以下三方面选
择: (1)遗传背景回复率, 针对广占63S、97S、R084
和 R609等4个轮回亲本与供体亲本 , 利用132个
SSR标记进行多态性分析, 筛选发现W1与4个亲本
间的多态性标记个数依次为47、46、49、50, 谷梅4
号与4个亲本间的多态性标记个数依次为44、47、
52、53, 且均匀分布于水稻12条染色体上(每条染色
体上均有3个以上的多态性标记), 利用这些多态性
标记对每个株系进行遗传背景回复率检测, 选择背
景回复率>95%的株系; (2)目标基因选择的准确性,
为避免分子标记与目标基因之间由于交换重组等
导致的假阳性选择, 对每个株系收获的种子, 利用
不同地区分离的15个代表性强毒力菌株开展苗瘟
接种鉴定, 选择抗性频率较轮回亲本显著提高的株
系(图1-B, C, D), 确保目标基因被准确选择; (3)农
艺性状, 在群体水平上选择与轮回亲本最为相似的
株系。最后, 综合上述三方面选择情况, 针对每个
轮回亲本的单个目标基因, 确定一个株系用于后续
的抗谱分析。
2.2 不同遗传背景下目标基因的抗谱分析
2.2.1 Pigm与 Pi2的抗谱差异 不同地区分离的
204 个稻瘟病菌株的苗期接种结果显示, 携带 Pigm
与 Pi2 基因的近等基因系, 在不同遗传背景的情况
下表现基本相似的抗性频率(图 2-A), 而与其各自的
轮回亲本(对照)相比 , 抗性频率显著提高 , 均超过
70%, 表明 Pigm 与 Pi2 均是抗谱较广的稻瘟病抗性
基因。
Pigm 与 Pi2 的抗谱重叠程度, 在不同遗传背景
下介于 54.4%~65.7%之间(图 2-B), 表明两者虽然均
有较宽的抗谱, 但抗谱差异较大, 虽然可能为等位
或紧密连锁基因, 但在进化上已表现出明显分化。
2.2.2 Pigm、Pi2 与 Pi1 的互作效应 有研究表
明 Pi2 与另一广谱稻瘟病抗性基因 Pi1 具有良好的
互补效应[11-13]。对广占 63S、97S与 W1杂交的后代,
针对 Pi1基因, 通过上述同样流程, 构建广占 63S、
97S为轮回亲本的携带 Pi1的近等基因系, 携带目标
基因株系的抗性频率分别为 62.79%和 60.26%, 表现
出相对较宽的抗谱。对 Pigm、Pi2 分别与 Pi1 的抗
谱比较显示, 广占 63S背景下, Pigm和 Pi1的抗谱重
1930 作 物 学 报 第 39卷



图 1 目标基因近等基因系的构建
Fig. 1 Construction of NILs carrying target genes
A: 目标基因 BC4F2世代的选择 , 绿色箭头示目标个体(M: DL2000 DNA标准分子量; P1: 受体亲本; P2: 供体亲本; L1~17: BC4F2世
代不同基因型个体); B: 标记选择为阳性的株系进行苗瘟接种验证, 红色箭头示携带目标基因的抗性株系, 白色箭头示感病轮回亲
本; C: 携带目标基因的株系叶片呈现过敏性坏死病班(抗性表型); D: 轮回亲本叶片呈现感病表型。
A: choosing of target genes in BC4F2 generation, and green arrows indicate target individuals (M: DL2000 DNA marker; P1: donor parent; P2:
recipient parent; L1–17: Individuals with different genotypes in BC4F2 generation). B: positive lines were inoculated on seedling stage, and
red arrows show the resistant lines carrying target genes, while white arrows indicate susceptible parents. C: line carrying the target gene
shows resistant phenotype. D: recurrent parent shows susceptible phenotype.

叠度是 59.49%, Pi2 和 Pi1 是 58.23%; 97S 背景下,
Pigm 和 Pi1 的抗谱重叠度是 50.63%, Pi2 和 Pi1 是
46.84% (图 2-C)。表明 Pigm 与 Pi2 相似, 均与 Pi1
基因之间具有良好的互补性。
利用携带 Pi1的广占 63S、97S的近等基因系作
母本, 携带 Pigm、Pi2的 R084、R609近等基因系作
父本, 配制杂交组合, 同时用相应原轮回亲本配制
杂交组合作对照, 研究 Pigm、Pi2分别与 Pi1的聚合
效应。苗瘟人工接种结果显示, 与 Pi2相似, Pigm与
Pi1 有良好的聚合效应, 聚合后其抗性频率在不同
遗传背景下均达到 90%以上(图 2-D)。
2.2.3 目标基因的穗瘟抗性及病圃自然诱发鉴定
由于穗瘟对水稻的产量影响更为重要, 而关于
苗瘟与穗瘟抗性是否相关, 针对不同基因以及不同
的研究材料, 一直有不同的研究结论[18-20]。为了解
Pigm 基因的穗瘟抗性效果, 选择不同生态区分离的
代表性强毒力菌株, 对不同近等基因系穗瘟人工接
种鉴定表明, Pigm 与 Pi2 对穗瘟均有良好的抗性效
果, 不同遗传背景下, 均表现中抗(MR)或中感(MS)
表型 ; 而与 Pi1 分别聚合后 , 则表现抗(R)或高抗
(HR)表型, 而原轮回亲本(组合)均表现高感(HS)表
型, 与苗瘟抗性表现明显相关性(表 2和图 3)。
此外, 为了解上述材料在自然种植、病原菌强
胁迫条件下的发病情况, 将其种植于武陵山区湖北
恩施两河地区的病圃。该区域雨量丰沛、光照少、
田间湿度大, 是我国稻瘟病重发病区, 且国家长江
中下游水稻区试稻瘟病病圃鉴定也是设于该地。自
然诱发鉴定结果显示(表 2), 与穗瘟人工鉴定结果基
本一致, 携带 Pigm、Pi2 的近等基因系苗瘟和穗瘟
表现MR或MS表型, 与 Pi1分别聚合后, 表现 R或
HR抗性表型。表明 Pigm在全生育期均能稳定表达
抗性, 具有重要育种价值。
第 11期 于苗苗等: 广谱稻瘟病抗性基因 Pigm和 Pi2的抗谱差异及与 Pi1的互作效应 1931



图 2 Pigm与 Pi2的抗谱比较及与 Pi1的互作
Fig. 2 Comparison of resistance spectrum between Pigm and Pi2, and pyramiding effect of Pigm/Pi1 and Pi2/Pi1
A: Pigm与 Pi2的抗性频率差异; B: Pigm与 Pi2的抗谱重叠度; C: Pigm、Pi2分别与 Pi1的抗谱重叠度;
D: Pigm、Pi2分别与 Pi1聚合后的互作效应。
A: difference of resistance frequency between Pigm and Pi2; B: overlapping degree of resistance spectrum between Pigm and Pi2;
C: overlapping degree of resistance spectrum between Pigm and Pi1 or Pi2 and Pi1; D: pyramiding effect of Pigm/ Pi1 and Pi2 /Pi1.

表 2 不同近等基因系穗瘟人工接种及病圃自然诱发鉴定情况
Table 2 Results of artificial inoculation on heading stage and natural induction in disease nursery for NILs
病圃诱发 IDDN 病圃诱发 IDDN 受体
Recipient
目标基因
Target gene
穗瘟
接种
IPB
苗瘟
SB
穗瘟
PB
组合
Hybrid
聚合基因
Pyramiding gene
穗瘟
接种
IPB
苗瘟
SB
穗瘟
PB
NIL(Pi2) MR MR R NIL(Pi1/Pi2) HR R HR
NIL(Pigm) MR MR MS NIL(Pi1/Pigm) HR HR R
GZ63S
CK1 HS HS HS
GZ63S/R609
CK5 HS HS HS
NIL(Pi2) MS MR R NIL(Pi1/Pi2) HR HR HR
NIL(Pigm) MR MR R NIL(Pi1/Pigm) HR R HR
97S
CK2 HS HS HS
GZ63S/R084
CK6 HS HS HS
NIL(Pi2) MR MR R NIL(Pi1/Pi2) HR R R
NIL(Pigm) MS MR R NIL(Pi1/Pigm) HR HR R
R609
CK3 HS HS HS
97S/R609
CK7 HS HS HS
NIL(Pi2) R MS R NIL(Pi1/Pi2) HR R R
NIL(Pigm) R MR MR NIL(Pi1/Pigm) HR R HR
R084
CK4 HS S S
97S/R084
CK8 HS HS HS
IPB: inoculation for panicle blast; IDDN: induction development in disease nursery; SB: seedling blast; PB: panicle blast.
R: resistance; MR: moderate resistance; HR: high resistance; S: susceptibility; MS: moderate susceptibility; HS: high susceptibility.
1932 作 物 学 报 第 39卷



图 3 部分近等基因系的穗瘟人工接种表现
Fig. 3 Phenotype of partial NILs carrying target genes with inoculation for panicle blast
A: R084背景下携带 Pi2与 Pigm的近等基因系的穗瘟人工接种表现; B: 聚合有 Pi1/Pi2和 Pi1/Pigm的近等基因系杂种“GZ63S/R084”
穗瘟人工接种表现; C: R609背景下携带 Pi2与 Pigm的近等基因系的穗瘟人工接种表现; D: 聚合有 Pi1/Pi2和 Pi1/Pigm的近等基因系
杂种“GZ63S/R609”穗瘟人工接种表现。
A: phenotype of NILs carrying Pi2 and Pigm inoculated panicle blast under R084 background; B: phenotype of NILs hybrid combination
from “GZ63S/R084”pyramiding Pi1/Pi2 or Pi1/Pigm under inoculation for panicle blast; C: phenotype of NILs carrying Pi2 and Pigm
inoculated panicle blast under R609 background; D: phenotype of NILs hybrid combination from “GZ63S/R609” pyramiding Pi1/Pi2 or
Pi1/Pigm inoculated panicle blast.

2.3 目标近等基因系的农艺性状
对携带 Pigm、Pi2近等基因系农艺性状的考察
结果显示(表3), 经过分离世代农艺性状及背景检测
的选择, 与4个轮回亲本相比, 各近等基因系基本农
艺性状与之相似, 只有少数株系在个别性状上与对
照存在差异, 但产量构成性状尤其是单株产量方面
没有明显差异, 表明 Pi2和 Pigm 位点附近基本不存
在与产量性状相关的累赘连锁, 通过常规筛选结合
分子标记辅助选择可以达到选育广谱抗瘟基因的优
良品种的目标。
3 讨论
植物中的抗性基因往往具有成簇分布于特定的
染色体区域、共同组成紧密连锁的复合抗病基因座
的特性[21-23]。水稻中已定位的 77个稻瘟病抗性基因,
超过半数以基因簇形式存在, 位于第 6 染色体短臂
的 Pi2、Pi9、Piz、Piz-t等构成一个复合抗性基因座,
不同种质间在该位点包含有数目不等的 NBS-LRR
类抗病基因。种质间单元型分析表明, 直系同源基
因之间在序列和大小上具有极高的相似性, 而旁系
同源基因的序列歧化显著。已克隆的 Pi2、Piz-t、Pi9
位点均包含有 9个 NBS-LRR类抗病基因簇, 但在分
子水平上, Pi2与 Piz-t为直系同源基因, 8个氨基酸
的差异造成了其抗性专化性的差异, 它们是真正的
等位基因, 而 Pi9是 Pi2、Piz-t的旁系同源基因, 是
其紧密连锁基因[24-25]。Pigm 是谷梅 4 号中新鉴定的
稻瘟病抗性基因, 初步的作图分析表明其可能与 Pi2、
Pi9 等位或连锁[8]。本文构建了广占 63S、97S、R609
第 11期 于苗苗等: 广谱稻瘟病抗性基因 Pigm和 Pi2的抗谱差异及与 Pi1的互作效应 1933


表 3 近等基因系的基本农艺性状
Table 3 Basic agronomic traits of NILs carrying target genes
受体
Receptor
株系名称
Line
株高
Plant height
(cm)
播始历期
Heading date
(d)
单株穗数
Panicles per
panicle
每穗粒数
Grains per
plant
结实率
Seed setting
rate (%)
千粒重
1000-grain
weight (g)
单株产量
Yield per
plant (g)
NIL(Pi2) 90.90±0.60** 88.50±0.50 8.90±0.40 156.25±2.65 — 26.75±0.35* —
NIL(Pigm) 93.15±0.45 91.50±0.50* 8.60±0.30* 144.05±0.45** — 27.30±0.10** —
GZ63S
CK1 94.40±0.70 89.50±0.50 9.95±0.25 158.30±1.10 — 25.95±0.35 —
NIL(Pi2) 83.35±0.25 76.00±0.00* 10.95±0.55 135.70±1.90 — 21.50±0.10 —
NIL(Pigm) 80.45±0.15** 72.50±0.50 11.95±0.65 131.80±1.30** — 24.35±0.15** —
97S
CK2 82.90±0.30 74.00±1.00 12.00±0.40 139.75±1.05 — 22.30±0.20 —
NIL(Pi2) 97.90±0.60 99.50±0.50 11.90±0.40 169.80±2.30 88.95±0.65 28.40±0.10 51.02±0.83
NIL(Pigm) 100.00±0.20** 103.50±0.50** 12.80±0.30 152.10±3.20 92.55±0.85 28.50±0.20 51.37±2.17
R609
CK3 96.70±0.90 100.50±0.50 12.55±0.15 160.10±2.30 90.95±0.25 27.85±0.25 50.92±1.94
NIL(Pi2) 103.75±0.75 101.50±0.50 11.70±0.40 177.35±0.95 87.85±0.55* 28.05±0.15 51.12±1.43
NIL(Pigm) 99.50±0.70** 97.50±0.50** 11.25±0.45 179.65±1.95 91.15±0.55 28.60±0.10 52.67±1.67
R084
CK4 103.25±0.25 102.00±0.00 11.25±0.35 178.05±2.15 90.95±0.45 28.35±0.15 51.67±2.22
*和**表示在 0.05和 0.01水平上差异显著性。
*and ** indicate the significance at 0.05 and 0.01 probability levels, respectively.

和 R084四个遗传背景下 Pigm、Pi2两个基因的系列
近等基因系, 苗期接种鉴定结果显示 Pigm与 Pi2对
不同生态区分离的 204 个菌株均具有较高的抗性频
率(>70%), 而两者抗谱重叠仅为 54.4%~65.7%, 且
穗瘟人工接种和重发病区病圃的自然诱发鉴定结果
与苗期接种趋势基本一致, 表明 Pigm 是一个与 Pi2
抗谱差异明显的、等位或紧密连锁的广谱抗性基因,
对稻瘟病抗性育种具有重要应用价值。
聚合抗性基因是获得广谱抗性的重要途径, 但
随着聚合基因数目的增加, 不良性状的连锁累赘也
可能增加。杨健源等[26]提出选择目标基因时, 用少
数的抗性基因获得广谱抗性是抗稻瘟病育种中必须
考虑的问题。已有部分研究表明聚合Pi1、Pi2基因
对我国南方稻区稻瘟病抗性有良好效果[11-13], 本文
利用携有Pi1的不育系, 与携有Pigm、Pi2的恢复系配
组 , 研究 Pi1与 Pigm的聚合效应 , 发现聚合有
Pi1/Pigm和Pi1/Pi2的杂交稻 , 其抗性频率均超过
90%, 表明利用Pigm、Pi2与Pi1等少数广谱稻瘟病抗
性基因进行聚合, 可达到有效改良抗性的目的。
本文针对 Pigm、Pi2 构建的近等基因系, 在每
一个回交分离世代都选择与轮回亲本最相似的个体
进行回交, 最后获得的 4 个遗传背景下的系列近等
基因系, 其产量等基本农艺性状与轮回亲本绝大多
数无显著差异, 表明回交过程中表型选择的有效性,
同时也表明 Pigm、Pi2 基因位点附近存在较少的与
产量性状相关累赘连锁, 较易实现丰产基础上的抗
性改良。但需要提及的是, 谷梅 4号中 Pigm附近存
在一个与其连锁的迟抽穗期基因, 在自然长日照条
件下(如江苏扬州)会显著延迟抽穗; 在自然短日条
件下(如海南)表现明显的感光特性而提早抽穗。迟抽
穗期基因与 Pigm 的重组率约 3%。本文获得系列近
等基因系, 均是通过第一个分离回交世代大群体选
择、打破这种连锁后而成功构建的, 因而表现出与
轮回亲本生育期的基本一致性。水稻第 6 染色体短
臂上分布有 Hd1 等生育期基因, 且拥有不同效应的
等位基因型[27]。谷梅 4号中与 Pigm连锁的迟抽穗期
基因, 是否是 Hd1 位点的强效应等位基因, 亦或是
其他新的生育期基因, 有待后续研究进一步验证。
4 结论
Pigm是与 Pi2抗谱有显著差异的广谱稻瘟病抗
性基因, 并与 Pi1有良好的聚合效应, 对我国水稻稻
瘟病抗性改良具有重要应用价值。
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