全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2013, 39(9): 1582−1593 http://zwxb.chinacrops.org/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn
本研究由引进国际先进农业科学技术计划(948计划)(2011-G2B), 国家高技术研究发展计划(863计划)(2012AA101101)和浙江省公益技
术研究项目(2012C22033)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 徐建龙, E-mail: xujlcaas@126.com, Tel: 010-82105854
第一作者联系方式: E-mail: tzxbpan@163.com(潘晓飚), kaiserchenkai@163.com(陈凯) ** 同等贡献(Contributed equally to this work)
Received(收稿日期): 2013-01-14; Accepted(接受日期): 2013-06-04; Published online(网络出版日期): 2013-07-09.
URL: http://www.cnki.net/kcms/detail/11.1809.S.20130709.1559.007.html
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2013.01582
分子标记辅助选育水稻抗白叶枯病和稻瘟病多基因聚合恢复系
潘晓飚 1,** 陈 凯 2,3,** 张 强 2,3 黄善军 1 谢留杰 1 李 美 4
孟丽君 4 徐正进 3 徐建龙 2,4,* 黎志康 2,4
1浙江省台州市农业科学研究院, 浙江临海 317000; 2中国农业科学院作物科学研究所 / 农作物基因资源与遗传改良国家重大科学工
程, 北京 100081; 3沈阳农业大学 / 农业部作物生理生态遗传育种重点开放实验室, 辽宁沈阳 110161; 4中国农业科学院深圳生物育
种创新研究院, 广东深圳 518083
摘 要 : 利用分子标记辅助选择和田间鉴定选择相结合的方法 , 将三黄占 2 号的抗稻瘟病主基因 Pi-GD-1(t)、
Pi-GD-2(t)和主效 QTL GLP8-6(t) (分别简称 G1、G2和 G8)及抗白叶枯病基因 Xa23导入到明恢 86、蜀恢 527和浙恢
7954 等 3 个骨干中籼恢复系, 通过复交进行基因聚合, 获得 5 个带有抗稻瘟病兼抗白叶枯病的双基因或多基因聚合
系明恢 86-G1-G2-Xa23、蜀恢 527-G2-Xa23、明浙-G2-G8-Xa23-1、明浙-G2-G8-Xa23-2 和明浙-G1-G2-G8-Xa23。以
上 5 个抗病基因聚合改良系对稻瘟病的抗谱与抗源品种相仿或更宽, 改良系和与不育系 II-32A 配制的测交种对白叶
枯病菌的抗谱与供体亲本 IRBB23 一致, 测交种在不接种白叶枯病菌条件下的产量和结实率与原来的恢复系及相应
杂交种相仿, 但在接种条件下带有 Xa23基因的恢复系及测交种的结实率、千粒重和产量明显优于原来的恢复系及相
应杂交种。研究表明, 抗稻瘟病基因和抗白叶枯基因 Xa23在不同恢复系背景下的抗性表达完全, 对恢复系稻瘟病以
及白叶枯病改良的效果明显。
关键词: 水稻恢复系; 稻瘟病; 白叶枯病; 抗性改良; 标记辅助选择
Developing Restorer Lines Pyramiding Different Resistant Genes to Blast and
Bacterial Leaf Blight by Marker-assisted Selection in Rice
PAN Xiao-Biao1,**, CHEN Kai2,3,**, ZHANG Qiang2,3, HUANG Shan-Jun1, XIE Liu-Jie1, LI Mei4, Meng
Li-Jun2,4, XU Zheng-Jin3, XU Jian-Long2,4,*, and LI Zhi-Kang2,4
1 Taizhou Academy of Agricultural Sciences of Zhejiang Province, Linhai 317000, China; 2 Institute of Crop Sciences / National Key Facility for Crop
Gene Resources and Genetic Improvement, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Beijing 100081, China; 3 Shenyang Agricultural University /
Key Laboratory of Crop Physiology, Ecology, Genetics and Breeding, Ministry of Agriculture, Shenyang 110161, China; 4 Shenzhen Institute of Bio-
logical Breeding & Innovation, Chinese Academy of Agricultural Sciences, Shenzhen 518083, China
Abstract: The novel blast resistance genes, Pi-GD-1(t), Pi-GD-2(t), and GLP8-6(t) from rice variety Sanhuangzhan 2 (here ab-
breviated them as G1, G2, and G8, respectively) and bacterial blight (BB) resistance gene, Xa23, were introgressed into three elite
restorer lines (Minghui 86, Shuhui 527, and Zhehui 7954) by marker-assisted pyramiding breeding approaches in combination
with artificial inoculation and stringent phenotypic selections. The five derived blast and bacterial blight resistance restorer lines,
Minghui 86-G1-G2-Xa23, Shuhui 527-G2-Xa23, Mingzhe-G2-G8-Xa23-1, Mingzhe-G2-G8-Xa23-2, and Mingzhe-G1-G2-G8-
Xa23, demonstrated similar or wider blast resistance spectrum as compared with the donor parent, Sanhuangzhan 2. The five de-
rived BB resistant restorer lines and their derived hybrid combinations with II-32A demonstrated similar BB resistance spectrum
to the donor parent, IRBB23. The newly developed BB resistant restorers and their derived hybrids were identical to their respec-
tive original versions for agronomic traits especially under disease free condition. However, under severe disease condition, the
five BB resistant restorer lines exhibited significantly higher grain weight, spikelet fertility, and grain yield as compared with the
respective original restorer lines, thus further resulting in significantly higher grain yields in BB resistant hybrids than in their
第 9期 潘晓飚等: 分子标记辅助选育水稻抗白叶枯病和稻瘟病多基因聚合恢复系 1583
respective original hybrids.
Keywords: Rice restorer line; Blast; Bacterial leaf blight; Resistance improvement; Marker assisted selection (MAS)
稻瘟病是由稻瘟病菌(Pyricularia grisea Sacc.有
性世代为 Magnaporthe grisea)引起的在水稻上最具
毁灭性的病害。在流行年份 , 发病地区一般减产
10%~20%, 重的达 40%~50%, 局部田块甚至颗粒无
收 [1]。白叶枯病是由水稻黄单胞菌水稻致病变种
(Xanthomonas oryzae pv. oryzae, Xoo)引起的, 一般
情况下可造成水稻减产 20%~30%, 重病田损失 80%,
甚至绝收[2-4]。实践证明, 培育和推广抗病品种是控
制水稻病害发生的最经济有效方法。因此, 利用优
良的抗性资源, 通过多基因聚合, 培育具有多种抗
性或综合抗性品种对水稻的高产、稳产以及优质生
产等具有重要的意义。
截至 2012 年 6 月, 至少有 63 个抗稻瘟病主基
因和共 77个主效QTL被报道, 这些基因分布于除第
3 染色体外的其他染色体上, 其中 22 个基因已被成
功克隆[5]。由广东省农业科学院培育的三黄占 2 号
对稻 瘟 病 的抗 性由 Pi-GD-1(t)、 Pi-GD-2(t)和
Pi-GD-3(t)等主基因和主效 QTL [GLP8-6(t)]控制 ,
对稻瘟病具有持久抗性[6]。三黄占 2 号不仅对中国
稻瘟病菌株有广谱抗性, 而且对菲律宾稻瘟病菌株亦
有高的抗性频率(98%) [7]。目前已有 35个白叶枯病抗
性基因被报道[5,8-9], 其中 Xa4和 Xa21被育种工作者们
广泛应用。Xa23 是一个全生育期表现完全显性的广
谱、高抗基因, 其抗性转移效应强[10]。Xa23基因对中
国、菲律宾和日本的白叶枯病菌表现广谱高抗[11]。
明恢 86、蜀恢 527 和浙恢 7954 是我国大面积
推广的杂交稻恢复系, 与 II-32A 配制出的 II 优明
86、II优 527和 II优 7954 [12]等强优势组合, 在生产
上大面积应用。明恢 86和蜀恢 527及配制的杂交稻
组合对稻瘟病具有较好抗性, 但浙恢 7954及其配制
的组合稻瘟病抗性相对较差; 3个恢复系及杂交稻组
合对水稻白叶枯病不具抗性。本研究利用带有抗稻
瘟病基因 Pi-GD-1(t)、 Pi-GD-2(t)、 Pi-GD-3(t)和
GLP8-6(t)的三黄占 2号和带有抗白叶枯病基因 Xa23
的 IRBB23为供体亲本, 通过复交进行 2种抗病基因
的聚合, 利用分子标记辅助选择将抗性基因导入到
明恢 86、蜀恢 527和浙恢 7954中, 选育抗稻瘟病兼
抗白叶枯病的双基因或多基因聚合且农艺性状优良
的新型恢复系, 评价多基因聚合恢复系对稻瘟病和
白叶枯病的抗性改良效果, 以期为杂交稻抗病育种
提供依据。
1 材料与方法
1.1 试验材料
选用我国目前推广面积大的优良杂交稻恢复系
明恢 86、蜀恢 527、浙恢 7954为受体亲本, 来源于
广东省农业科学院带有抗稻瘟病主基因 Pi-GD-1(t)、
Pi-GD-2(t)、Pi-GD-3(t)和主效 QTL GLP8-6(t) (分别
简称为 G1、G2、G3 和 G8)的三黄占 2 号和带有抗
白叶枯病基因 Xa23 的 IR24 近等基因系 IRBB23 为
供体亲本。三系不育系 II-32A用于抗性改良恢复系
测交种的杂种优势鉴定和抗性评价。CO39 和 IR24
分别用于稻瘟病和白叶枯病人工接种的对照品种。
水稻稻瘟病接种和抗性评价的菌株共计 20 个,
包括 15个 B型小种的菌株(GD08-T13、GD00-193、
GD05-26a、GD07-116、GD11-1287、GD11-1093、
GD11-3006、GD93-286、GD93-203、GD12-3055、
GD98-288a、GD95-59a、GD97-322、GD10-424 和
GD10-555)和 5 个 C 型小种菌株(GD11-239、GD10-
3121、GD11-122、GD10-318a和 GD11-1011), 均为
广东省致病力较强的菌株。
用于水稻白叶枯病接种和抗性评价的小种或菌
系共计 17 个, 其中 10 个小种来源于菲律宾国际水
稻研究所 , 包括 P1 (PXO61)、P2 (PXO86)、P3
(PXO340)、P4 (PXO71)、P5 (PXO112)、P6 (PXO99)、
P7 (PXO145)、P8 (PXO280)、P9 (PXO339)和 P10
(PXO341); 另有 7 个菌系来自中国 , 包括 C1
(JS97-2)、C2 (KS6-6)、C3 (JS185-2)、C4 (Z173)、
C5 (GD1358)、C6 (CS198)、C7 (JS49-6)。其中 P6
(PXO99)是致病力最强的小种, C5 (GD1358)为中国
的优势致病菌系。
1.2 分子标记辅助抗性改良
将三黄占 2 号和 IRBB23 分别与明恢 86、蜀恢
527 和浙恢 7954 杂交, 对相同恢复系不同供体亲本
的 F1进行复交, 聚合抗稻瘟病基因和 Xa23 (图 1)。
将复交 F1定点播种于 50孔的塑料秧盘中, 每孔播 1
粒种子, 于四叶期分单株对应取叶片提 DNA, 采用
与 G1 的两侧标记 RM6208 和 R8M10, 与 G2、G8
和 Xa23紧密连锁的分子标记 RM3855、G8-6ID-1和
RM206 进行 PCR 扩增检测抗性基因; 与抗性基因
1584 作 物 学 报 第 39卷
G3 连锁的 RM179 在 3 个轮回亲本和抗源供体间均
无多态, 因而无法采用标记进行检测(表 1)。分蘖期
和孕穗期接种白叶枯病优势菌系 C5 (GD1358)验证
白叶枯病抗性。选择抗白叶枯病单株(基于标记和接
种鉴定结果)和抗稻瘟病单株(仅基于标记检测结果)
自交留种, 获得 F2群体。采用同样的方法在秧苗期
对 F2群体 3 个抗瘟基因和 Xa23 基因进行分子标记
检测, 选择抗性基因纯合且农艺性状与受体亲本相
仿的个体继续自交, 得到 F3代株系。下一代按株系
播种, 经秧苗期对抗性基因分子检测, 选抗性基因
型纯合且综合性状与轮回亲本相仿的个体收获 F4自
交种子, 之后采用分子标记跟踪检测结合系谱选育,
直至农艺性状完全稳定。从 3 个恢复系背景的抗性
基因导入后代, 分别选择带有单个或多个抗瘟基因
与抗白叶枯病基因组合、综合性状与轮回亲本相似
的稳定株系用于抗性鉴定和与不育系测交。经广东
省农业科学院植物保护研究所苗期稻瘟病接种鉴定
和中国农业科学院作物科学研究所白叶枯病接种鉴
定, 根据恢复系抗性和测交种的优势表现, 最终确
定 2 个带有纯合双抗基因且对稻瘟病和白叶枯病抗
性强、农艺性状与轮回亲本相似的株系, 分别命名
为明恢 86-G1-G2-Xa23和蜀恢 527-G2-Xa23。
对单个恢复系进行抗性改良的同时, 对不同恢
复系背景的 F1通过复交聚合不同抗性基因, 如浙恢
7954/三黄占 2号 F1分别与蜀恢 527/ IRBB23和明恢
86/IRBB23 的 F1 复交, 采用上述同样方法, 在复交
后代于秧苗期对 3个抗瘟基因和 Xa23基因进行分子
标记检测, 由于 RM179在 3个轮回亲本和抗源供体
间均无多态, 因此在检测时只能选择带有 G1、G2
和 G8 的抗稻瘟病基因单株移栽和收获自交种子 ,
并增加入选单株数量以增加对无多态抗性基因 G3
的入选机会, 之后每代采用分子标记检测抗性基因,
进行系谱选育, 直至选育出抗性基因纯合且农艺性
状优良的株系。经稻瘟病和白叶枯病接种鉴定, 最
终得到 3 个带有纯合双抗基因的株系, 分别命名为
明浙 -G2-G8-Xa23-1、明浙 -G2-G8-Xa23-2 和明浙
-G1-G2-G8-Xa23。
1.3 多基因聚合恢复系的稻瘟病和白叶枯病抗
性鉴定
将 3 个原始恢复系和上述 5 个聚合抗稻瘟和抗
白叶枯病基因的改良系, 委托广州省农业科学院植
物保护研究所进行苗期稻瘟病接种鉴定, 采用搪瓷
盘育苗, 播前种子消毒催芽, 将被鉴定的水稻材料
及对照品种 CO39的种子分区均匀播于盘中, 3次重
复。待水稻生长至三叶一心时, 将其移至接菌室, 喷
雾接种。稻瘟病菌分生孢子悬浮液浓度约为 2×105
个孢子 mL−1, 用弥雾喷雾器将分生孢子悬浮液喷
洒于稻苗上, 喷雾量为每 100 株苗 30 mL接种液。
24℃保湿培养 48 h, 再移至室外遮阴保湿 7~10 d,
当感病对照 CO39 病情稳定时, 采用目测法调查病
斑大小[13]。根据病斑占叶面积百分率将抗感反应型
划分为 9级, 0~3级为抗(R), 4~9级为感(S)。
表 1 与稻瘟病基因和抗白叶枯病基因紧密连锁的分子标记信息
Table 1 Information of molecular markers associated with resistance genes for rice blast and brown planthopper
抗性基因
Resistance
gene
染色体
Chr.
标记名称
Marker
name
连锁距离
Linkage
distance
(cM)
引物序列
Primer sequence
(5–3)
退火温度
Annealing
temperature
(℃)
扩增片段大小
Size of ampli-
fied fragment
(bp)
TCGAGCAGTACGTGGATCTG RM6208 3.4
CACACGTACATCTGCAAGGG
55 90
ACCAAACAAGCCCTAGAATT
Pi-GD-1(t) 8
R8M10 3.4
TGAGAAAGATGGCAGGACGC
56 235
AATTTCTTGGGGAGGAGAGG Pi-GD-2(t) 9 RM3855 3.2
AGTATCCGGTGATCTTCCCC
55 424
CCCCATTAGTCCACTCCACCACC Pi-GD-3(t) 12 RM179 4.8
CCAATCAGCCTCATGCCTCCCC
61 190
ATCCGGCACTACCTTTCCC GLP8-6(t) 8 G8-6ID-1 2.8
CTGCTCCCACCGCATCTGT
55 235
CCCATGCGTTTAACTATTCT Xa23 11 RM206 1.9
CGTTCCATCGATCCGTATGG
55 477
第 9期 潘晓飚等: 分子标记辅助选育水稻抗白叶枯病和稻瘟病多基因聚合恢复系 1585
图 1 中籼恢复系抗稻瘟病和抗白叶枯病分子改良图示
Fig. 1 Scheme of molecular improvement of blast and bacterial leaf blight resistance for restorer lines
将 3 个原始恢复系和上述 5 个聚合抗稻瘟和抗
白叶枯病基因的改良系及其与 II-32A 的测交种 ,
2011 年夏种于中国农业科学院作物科学研究所水
槽, 每材料种 9行, 每行种 8株, 行株距 20 cm × 17
cm, 2次重复。于分蘖期和孕穗期采用剪叶法[17], 分
别接种菲律宾 10个白叶枯病小种和我国 7个白叶枯
病菌系, 每菌系接种 4株, 每株剪 3~4张最上部的完
全展开叶, 每行接 2个菌系, 分蘖期接种 2周后调查,
孕穗期接种 3 周后调查, 测量接种叶的病斑长度,
以 4 株所有接种叶的平均病斑长度作为指标衡量白
叶枯病的抗性水平。
1.4 多基因聚合恢复系及其测交种农艺性状
评价
为探讨恢复系的白叶枯病抗性改良效果, 2011
年冬在海南三亚中国农业科学院试验农场, 将 3 个
原始恢复系和上述 5 个抗稻瘟病兼抗白叶枯病改良
恢复系及其与 II-32A的测交种, 分别种在两块水田,
一块接种白叶枯病菌, 另一块作为不接种的对照。
每个材料种 2行, 每行 10株, 行株距 25 cm×17 cm, 2
次重复。按上述同样的方法于孕穗期接种我国白叶
枯病 C5 型菌系 GD1358, 记载抽穗期(d), 成熟后每
材料取中间的 6株考察株高(cm), 每株取 2个主穗考
察穗部相关性状如每穗总粒数、每穗实粒数、结实
率(%)和千粒重(g), 并混收测定单株产量(g 株−1)。
由于 2012年春海南接种时间偏迟, 白叶枯病发病不
理想。故 2013 年春季在海南对改良恢复系及其与
II-32A 的测交种重新接种白叶枯病菌, 并考察接种
组的相关农艺性状。对所得数据采用 SAS 8.0 软件
进行方差分析, 达显著水平者再进行 LSD比较。
2 结果与分析
2.1 多基因聚合恢复系的稻瘟病抗性表现
经稻瘟病接种鉴定, 3个恢复系亲本对源于广东
省的 20个稻瘟病菌表现出不同的抗性水平(表 2), 明
恢 86除了对 S10和 S17菌株表现感病外, 对其他菌
株均表现抗病, 抗病频率达 90%; 蜀恢 527 对 S2、
S6和 S12菌种感病, 对其他 17个菌株表现抗病, 抗
病频率为 85%; 浙恢 7954只对 S1、S11、S14、S15、
S16、S19和 S20等 7个菌株具有抗性, 抗病频率仅
为 35%。感病对照 CO39只对 S14、S15具有抗性, 抗
病频率为 10%。抗源供体三黄占 2号对 20个菌株中
的 S2和 S10感病, 对其他 18个菌株表现抗病, 抗病
频率为 90%。表明 3 个恢复系亲本的稻瘟病抗性存
在明显差异, 明恢 86最好, 浙恢 7954最差。
1586 作 物 学 报 第 39卷
5个多基因聚合恢复系对 20个稻瘟病菌种的抗
性频率变化范围为 90%~95% (表 2), 其中明恢 86-
G1-G2-Xa23 只对 S10、S17 菌株感病, 与轮回亲本
明恢 86 相似, 抗病频率为 90%; 蜀恢 527-G2-Xa23
对 20个菌株中 19个表现抗病, 与轮回亲本蜀恢 527
相比改善了对 S2和 S12的抗性, 抗病频率达到 95%;
明浙-G2-G8-Xa23-1只对 S2、S10菌株感病, 抗病频
率为 90%; 明浙-G2-G8-Xa23-2 只对 S2 菌株感病,
抗病频率为 95%; 明浙-G1-G2-G8-Xa23只对 S10菌
株感病, 抗性频率达到 95%。5个多基因聚合恢复系
对 20 个稻瘟病菌种的抗性均显著强于亲本浙恢
7954、蜀恢 527, 优于或与明恢 86相仿。结果表明,
浙恢 7954的稻瘟病抗性改良效果明显, 多数后代株
系的抗瘟性均明显高于对照。虽然蜀恢 527 对大多
数的菌株表现抗性, 但是通过引入三黄占 2 号的抗
稻瘟病基因, 改良系对稻瘟病的抗性有不同程度的
改善。说明利用三黄占 2 号抗稻瘟病基因改良恢复
系的抗瘟性是可行的。
2.2 多基因聚合恢复系的白叶枯病抗性表现
采用 7个中国和 10个菲律宾的白叶枯病菌于分
蘖期和孕穗期接种鉴定, 带有 Xa23抗白叶枯病基因
的供体 IRBB23 苗期和孕穗期对所有菌系的病斑长
度均小于 1 cm, 表现出高水平抗性, 感病对照 IR24
对 17 个菌系的病斑长度平均为 12.8 cm, 变幅为
8.8~18.2 cm, 表现高度感病(表 3)。明恢 86 和蜀恢
527苗期和孕穗期除对我国的 C1、C3和 C4等少数
弱致病力菌系表现抗病外, 对多数菌系尤其是C5和
P6 等强致病力菌系表现高度感病。浙恢 7954 的白
叶枯病抗性稍好于明恢 86和蜀恢 527, 对 P1、P5、
P7、P10、C2~C4、和 C7 表现出一定的抗性, 但对
其余 9 个菌系表现不同程度的感病。5 个多基因聚
合恢复系明恢 86-G1-G2-Xa23、蜀恢 527-G2-Xa23、
明浙 -G2-G8-Xa23-1、明浙 -G2-G8-Xa23-2 和明浙
-G1-G2-G8-Xa23分蘖期和孕穗期对多数菌系的病斑
长度均在 1 cm以内, 表现出较强的抗病性, 表明利
用 Xa23基因改良恢复系的白叶枯病抗性效果明显。
2.3 多基因聚合恢复系测交种的白叶枯病抗性
评价
采用我国致病力强的菌系 C5 (GD1358)于孕穗
期接种多基因聚合恢复系及其与三系不育系 II-32A
的杂交种, 5个多基因聚合恢复系及其与 II-32A测交
种的白叶枯病抗性均显著好于 3 个受体恢复系对照
及其与 II-32A杂交种(表 4)。表明 Xa23基因不仅在
不同恢复系品种背景下抗性表现彻底, 而且在与三
系不育系测交种的背景下同样表现出较高水平的抗
性。
2.4 多基因聚合恢复系及其测交种的产量性状
表现
在未接种条件下, 5个改良恢复系与原恢复系相
比, 单株产量均没有显著差异; 在各产量相关性状
中 , 多数改良恢复系的穗长缩短 , 每穗粒数减少 ,
千粒重下降, 株高降低, 但结实率有提高的趋势(表
5)。改良恢复系与 II-32A 的测交种, 除 II-32A/明浙
-G1-G2-G8-Xa23 的单株产量达显著差异外, 其余改
良恢复系与 II-32A的测交种的单株产量与原恢复系
与 II-32A的测交种的单株产量相仿。测交种的各产
量相关性状表现与改良恢复系相似, 表现多数测交
种的穗长缩短, 每穗粒数和千粒重下降, 结实度有
增有降。在接种白叶枯病菌的条件下, 除改良恢复
系明浙-G2-G8-Xa23-1 株系的单株产量显著高于双
亲明恢 86 和浙恢 7954 外, 其余抗性改良系的单株
产量与原恢复系均没有显著差异, 各产量相关性状
的差异也不明显(表 5)。大多数改良恢复系与 II-32A
测交种的单株产量均显著高于原恢复系与 II-32A测
交种, 改良恢复系与 II-32A 测交种的单株产量增加
的主要原因在于改良恢复系测交种的结实率和千粒
重的增加, 但多数测交种的穗长缩短, 抽穗期提前,
在穗粒数和株高上变化不明显。表明由于改良恢复
系的白叶枯病抗性的增强, 改良恢复系与 II-32A 测
交种的千粒重和结实率有提高的趋势, 导致测交种
单株产量显著增加。
3 讨论
3.1 多基因聚合的抗病恢复系的创制
抗性基因的精细定位和分子标记辅助选择技术
的日益成熟, 为通过标记辅助选择培育多个抗性的
基因聚合体成为可能, 已成为水稻分子育种的重要
内容。Narayanan等[14]将 Piz-5和 Xa21聚合到 IR50
中, 同时提高了对白叶枯病和稻瘟病抗病能力。倪
大虎等[15-17]利用分子标记辅助选择将广谱高抗稻瘟
病的 Pi9 基因和全生育期高抗白叶枯病的 Xa21 或
Xa23 基因聚合到优良株系中, 获得了含 2 个或 3 个
抗性基因的一批优良新株系, 聚合系同时抗白叶枯
病和稻瘟病。陈建民等[18]利用常规回交育种结合分
子标记辅助选择技术, 将来自C750的抗白叶枯病基
因 Xa23 和抗稻瘟病基因 Pi9 聚合到感病杂交稻恢
表 2 稻瘟病抗性改良恢复系对稻瘟病菌的抗性评价
Table 2 Evaluation of resistance of newly bred restorer lines to Pyricularia grisea Sacc.
菌株 1) Strain1)
抗感株数
No. of resistant or
susceptible plants
恢复系
Restorer line
S1 S2 S3 S4 S5 S6 S7 S8 S9 S10 S11 S12 S13 S14 S15 S16 S17 S18 S19 S20 S R
抗性频率
Resistance
frequency
(%)
CO39 S S S S S S S S S S S S S R R S S S S S 18 2 10.0
三黄占 2号
Sanhuangzhan 2
R S R R R R R R R S R R R R R R R R R R 2 18 90.0
明恢 86
Minghui 86
R R R R R R R R R S R R R R R R S R R R 2 18 90.0
蜀恢 527
Shuhui 527
R S R R R S R R R R R S R R R R R R R R 3 17 85.0
浙恢 79545
Zhehui 7954
R S S S S S S S S S R S S R R R S S R R 13 7 35.0
明恢 86-G1-G2-Xa23
Minghui 86-G1-G2-Xa23
R R R R R R R R R S R R R R R R S R R R 2 18 90.0
蜀恢 527-G2-Xa23
Shuhui527-G2-Xa23
R R R R R S R R R R R R R R R R R R R R 1 19 95.0
明浙-G2-G8-Xa23-1
Mingzhe-G2-G8-Xa23-1
R S R R R R R R R S R R R R R R R R R R 2 18 90.0
明浙-G2-G8-Xa23-2
Mingzhe-G2-G8-Xa23-2
R S R R R R R R R R R R R R R R R R R R 1 19 95.0
明浙-G1-G2-G8-Xa23
Mingzhe-G1-G2-G8-Xa23
R R R R R R R R R S R R R R R R R R R R 1 19 95.0
1) S1: GD08-T13; S2: GD00-193; S3: GD05-26a; S4: GD07-116; S5: GD11-1287; S6: GD11-1093; S7: GD11-3006; S8: GD93-286; S9: GD93-203; S10: GD12-3055; S11: GD98-288a;
S12: GD95-59a; S13: GD97-322; S14: GD10-424; S15: GD10-555; S16: GD11-239; S17: GD10-3121; S18: GD11-122; S19: GD10-318a: S20: GD11-1011.
表 3 白叶枯病抗性改良恢复系对我国和菲律宾白叶枯病菌的抗性评价
Table 3 Evaluation of resistance of newly bred restorer lines carrying Xa23 gene to seven Chinese strains and ten Philippines races of Xanthomonas oryzae pv. oryzae
at early tillering and booting stages
小种或菌系
Race or strain IR24 (CK) IRBB23 Minghui 86 Shuhui 527 Zhehui 7954
Minghui 86-
G1-G2-Xa23
Shuhui 527-
G2-Xa23
Mingzhe-
G2-G8-Xa23
Mingzhe-
G2-G8-Xa23
Mingzhe-G1-
G2-G8-Xa23
分蘖期 Tillering stage
P1 11.5±2.1 0.5±0.1 9.7±1.7 12.7±1.5 1.6±0.6 0.7±0.6 1.3±0.7 0.6±0.6 1.1±0.5 0.6±0.2
P2 12.8±2.9 0.6±0.2 13.4±3.8 10.4±2.4 8.6±2.9 1.0±0.6 1.2±0.5 0.6±0.2 1.3±0.4 1.4±0.5
P3 12.5±2.4 0.3±0.0 12.3±1.0 9.2±1.6 10.2±0.9 2.6±0.3 3.0±1.1 0.7±0.1 2.1±0.2 2.8±0.5
P4 10.4±1.0 0.7±0.2 12.0±1.7 10.6±1.5 3.5±0.9 1.8±1.1 0.9±0.7 0.6±0.3 1.1±0.4 0.7±0.4
P5 11.5±2.0 0.5±0.0 7.7±0.8 13.4±2.3 0.8±0.2 1.0±0.4 3.1±0.8 0.7±0.3 0.7±0.4 0.8±0.3
P6 14.2±1.7 0.5±0.1 21.4±1.4 12.6±2.4 11.9±2.4 1.3±0.5 1.4±2.0 0.7±0.3 1.1±0.3 1.1±0.1
P7 13.5±0.9 0.2±0.1 13.2±2.6 11.2±1.5 2.3±0.3 0.8±0.6 2.1±1.0 1.3±0.4 0.6±0.2 0.9±0.4
P8 8.8±1.7 0.3±0.0 13.2±2.8 10.8±1.4 2.6±0.6 1.0±0.4 2.9±0.5 0.7±0.3 0.6±0.5 0.9±0.2
P9 10.2±0.5 0.1±0.1 4.2±0.9 12.4±1.6 12.7±1.4 0.8±0.4 0.2±0.2 0.7±0.1 0.5±0.5 0.5±0.2
P10 13.2±1.8 0.4±0.5 9.3±1.4 11.7±0.8 1.1±0.7 0.8±0.3 3.0±0.2 0.9±0.4 1.5±0.3 1.1±0.5
C1 9.5±2.3 0.3±0.2 2.1±1.3 2.4±0.9 0.7±0.2 0.3±0.3 0.1±0.0 0.7±0.4 0.2±0.2 0.3±0.1
C2 10.3±1.8 0.5±0.1 4.5±1.6 12.8±1.0 1.0±0.3 0.8±0.3 2.0±1.0 0.7±0.2 1.1±0.4 0.3±0.1
C3 13.5±1.1 0.3±0.1 1.6±0.8 2.2±0.2 0.7±0.4 0.3±0.4 0.1±0.0 0.7±0.1 0.2±0.2 0.1±0.1
C4 10.3±1.7 0.4±0.2 2.2±0.4 11.7±0.8 0.9±0.4 0.6±0.6 0.5±0.4 0.8±0.2 0.4±0.1 0.3±0.2
C5 14.8±2.6 0.4±0.1 16.8±1.4 12.9±2.0 12.2±2.0 2.3±1.6 1.2±0.3 1.0±0.5 1.3±0.5 1.2±0.5
C6 9.9±1.0 0.3±0.1 1.9±0.4 17.5±2.3 0.6±0.2 0.7±0.9 0.4±0.2 0.5±0.3 0.5±0.6 0.1±0.1
C7 9.3±1.3 0.3±0.0 2.3±0.2 7.8±1.8 0.3±0.2 2.0±0.5 3.1±0.7 2.6±0.8 3.2±0.5 1.5±0.3
孕穗期 Booting stage
P1 16.1±2.3 0.3±0.1 33.8±8.5 16.6±13.4 1.9±0.2 2.4±0.2 1.3±0.2 0.1±0.0 0.4±0.4 0.7±0.5
P2 15.2±1.4 0.4±0.2 30.2±3.3 20.9±6.1 7.9±2.5 1.1±0.8 0.7±0.6 0.4±0.3 0.7±0.4 0.5±0.2
P3 13.9±0.5 0.5±0.3 16.4±1.7 3.1±1.7 9.0±2.3 1.4±0.4 1.5±0.6 0.8±0.8 1.7±0.2 2.5±0.5
P4 13.6±1.2 0.6±0.2 11.7±1.0 3.2±0.7 4.3±0.9 2.3±0.5 1.0±0.6 0.4±0.2 0.5±0.3 0.5±0.3
P5 12.7±2.0 0.6±0.1 12.0±7.0 5.0±0.7 1.2±0.4 2.3±0.3 2.1±0.4 0.1±0.1 1.0±0.4 0.6±0.2
P6 18.2±3.1 0.4±0.1 23.2±2.9 17.2±1.8 9.6±2.1 1.7±0.4 1.4±1.1 0.3±0.2 1.4±0.5 1.2±0.2
P7 14.1±0.2 0.3±0.2 22.3±12.7 5.2±0.8 1.3±1.0 2.1±0.6 1.4±0.6 0.8±1.0 0.6±0.3 0.7±0.3
P8 11.9±1.3 0.5±0.2 19.5±3.5 10.8±1.4 3.1±0.6 2.4±0.5 1.5±0.6 0.5±0.1 0.3±0.1 0.7±0.3
P9 13.2±0.7 0.2±0.1 13.5±2.1 12.4±1.6 8.1±0.9 2.0±0.8 0.1±0.0 0.2±0.1 0.2±0.2 0.4±0.2
P10 12.8±1.2 0.3±0.1 11.5±1.8 8.0±1.3 1.1±0.8 1.4±0.4 1.8±0.9 0.7±0.6 0.9±0.3 0.2±0.1
C1 11.9±2.3 0.2±0.1 8.4±2.9 1.7±0.8 3.1±1.1 0.9±0.8 0.3±0.2 0.7±0.5 0.1±0.0 0.4±0.2
C2 12.4±0.7 0.5±0.0 5.3±1.2 3.8±0.6 1.9±0.6 1.2±0.5 1.6±0.9 1.7±1.2 1.0±0.4 0.7±0.2
C3 15.3±1.5 0.2±0.1 3.0±0.9 5.2±2.9 0.5±0.4 0.9±0.3 0.1±0.0 0.1±0.0 0.1±0.0 0.1±0.0
C4 13.6±1.3 0.4±0.3 3.7±0.6 9.7±2.1 1.1±0.5 1.1±0.7 1.0±0.3 0.3±0.2 0.5±0.2 0.2±0.0
C5 16.2±1.1 0.3±0.1 19.5±4.1 4.1±1.8 9.7±3.8 1.9±1.3 0.6±0.7 0.3±0.2 1.0±0.4 1.0±0.3
C6 15.1±0.8 0.5±0.3 3.7±2.1 8.7±3.1 2.5±2.1 1.5±0.2 0.6±0.6 0.6±0.5 0.2±0.1 0.2±0.1
C7 12.8±1.6 0.2±0.1 19.3±3.8 7.5±2.6 0.8±0.4 1.5±0.5 2.2±0.5 2.3±0.7 1.9±0.2 1.0±0.3
第 9期 潘晓飚等: 分子标记辅助选育水稻抗白叶枯病和稻瘟病多基因聚合恢复系 1589
表 4 抗性改良恢复系与不育系测交种孕穗期对白叶枯病菌 C5菌系的抗性
Table 4 Resistance of test-crosses between newly bred restorer lines with Xa23 gene and sterile line to the Chinese virulent strain C5
of Xanthomonas oryzae pv. oryzae at the booting stage
病斑长度 Lesion length (cm) 亲本或组合
Parent or combination 恢复系 Restorer II-32A/恢复系 II-32A/Restorer
II-32A 11.4±4.3 —
明恢 86 Minghui 86 15.2±3.0 15.6±3.0
蜀恢 527 Shuhui 527 8.3±1.8 10.9±3.3
浙恢 7954 Zhehui 7954 10.3±3.7 10.7±4.0
明恢 86-G1-G2-Xa23 Minghui 86-G1-G2-Xa23 0.5±0.0 0.8±0.7
蜀恢-G2-Xa23 Shuhui-G2-Xa23 0.1±0.0 0.8±1.0
明浙-G2-G8-Xa23-1 Mingzhe-G2-G8-Xa23-1 0.1±0.0 0.5±0.0
明浙-G2-G8-Xa23-2 Mingzhe-G2-G8-Xa23-2 0.1±0.0 0.8±0.3
明浙-G1-G2-G8-Xa23 Mingzhe-G1-G2-G8-Xa23 0.1±0.0 0.7±0.7
复系闽恢 3139中, 获得了 4个农艺性状与受体亲本
恢复系闽恢 3139 基本相似的 Pi9/Xa23 双基因改良
系。梁海福等[19]利用常规回交育种结合分子标记辅
助选择技术, 将高抗水稻白叶枯病 Xa4 和 Xa23 基
因、广谱高抗稻瘟病 Pi9 基因聚合到同一株系中,
获得了三基因聚合的纯合株系。王军等[20]以含有抗
稻瘟病基因 Pi-ta 和 Pi-b 的武运粳 8号与含有条纹
叶枯病抗病基因 Stv-bi的镇稻 42 杂交配组, 利用分
子标记辅助选择技术结合田间多代选育和抗性鉴定,
将 3 个抗病基因同时转育到高产品种中, 选育出高
产、优质、多抗水稻新品系 74121。本研究通过 2
种不同的复交形式将三黄占 2 号的抗稻瘟病基因
Pi-GD-1(t)、Pi-GD-2(t)和 GLP8-6(t)和 IRBB23 的抗
白叶枯病基因 Xa23导入到 3个中籼骨干恢复系明恢
86、蜀恢 527和浙恢 7954, 并通过不同 F1复交聚合,
采用分子标记辅助选择技术结合分离世代严格的表
型鉴定筛选, 获得了 5 个稻瘟病抗性水平与供体三
黄占 2 号相当、白叶枯病抗性水平与供体 IRBB23
相当的多基因聚合恢复系蜀恢 527-G2-Xa23、明恢
86-G1-G2-Xa23、明浙-G2-G8-Xa23-1、明浙-G2-G8-
Xa23-2和明浙-G1-G2-G8-Xa23, 其与 II-32A配制的
杂种白叶枯病抗性水平显著好于原来推广组合, 再
次证实了利用分子标记辅助聚合不同抗性基因改良
恢复系抗病性的有效性。
3.2 多基因聚合恢复系的抗性改良效果
从苗期稻瘟病接种结果发现, 5个多基因聚合恢
复系对 20 个稻瘟病菌种的抗性频率变化范围为
90%~95%, 均显著强于亲本浙恢 7954、蜀恢 527, 优
于或与明恢 86、抗源供体三黄占 2号相仿。表明通
过导入三黄占 2 号的抗稻瘟病基因, 可以有效提高
受体亲本的抗稻瘟病能力, 并与抗病性较强的亲本
蜀恢 527、明恢 86 中的抗性基因产生互作效应, 进
一步增强抗病性或获得更持久的抗性。从白叶枯病
接种结果来看, 5个多基因聚合恢复系在分蘖期和孕
穗期对多数菌系的病斑长度均在 1 cm以内, 表现出
很强的抗病性, 与供体 IRBB23的抗性相当, 表明利
用 Xa23基因改良恢复系的白叶枯病抗性效果明显。
抗性鉴定结果同时也表明, 采用与 Pi-GD-1(t)的两
侧标记 RM6208和 R8M10、与 Pi-GD-2(t)、GLP8-6(t)
和 Xa23紧密连锁的分子标记 RM3855、G8-6ID-1和
RM206进行 PCR扩增检测抗性基因, 结合白叶枯病
分蘖期和孕穗期人工接种鉴定, 可以有效地在复交
分离后代中跟踪抗性基因的流向, 从而确保抗性基
因在筛选过程中不被丢失。但由于与 Pi-GD-3(t)连锁
标记 RM179 无法在恢复系与抗源供体间检测出多
态性, 因而无法确定三黄占 2号中的 Pi-GD-3(t)基因
是否导入到改良系中。因此, 需要针对 Pi-GD-3(t)
进一步开发具有多态性标记。
两个聚合系明浙-G2-G8-Xa23-1 和明浙-G2-G8-
Xa23-2对白叶枯病的抗性相仿, 但对 20个稻瘟病小
种的抗谱不同, 前者为 90%, 后者为 95%。比较发现,
明浙-G2-G8-Xa23-2对强致病小种 S10表现抗病, 而
双亲明恢 86 和浙恢 7954 及抗源三黄占对 S10 小种
均感病, 浙-G2-G8-Xa23-2 表现抗病的原因可能是 2
个恢复系亲本之间或恢复系与抗源之间存在抗性互
作位点, 不同亲本抗病位点结合产生的抗性互作效
应导致对 S10小种表现抗性, 而明浙-G2-G8-Xa23-1
则缺少了这种互作效应 , 仍表现感病。浙 -G2-
G8-Xa23-2 对 S10 小种的抗病互作效应还有待深入
研究。
1590 作 物 学 报 第 39卷
表 5 改良恢复系及其测交种在接种和未接种条件下产量及农艺性状的表现
Table 5 Agronomic performance of newly bred restorer lines with Xa23 gene and their testcrosses under both severe disease
(artificial inoculation) and disease free field conditions during 2011 winter season in Hainan
品种或组合
Variety or combination
穗长
PL
(cm)
结实率
SF
(%)
穗粒数
SNP
千粒重
TGW
(g)
株高
PH
(cm)
抽穗期
HD
(d)
产量
GY
(g plant−1)
未接种 Without inoculation
Minghui 86 24.9 83.5 180.1 29.9 103.5 106.0 17.6
Minghui 86-G1-G2-Xa23 22.9 92.8 169.8 27.5 98.2 107.0 17.9
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 25.0 96.7 198.0 28.0 99.0 98.0 23.8
II-32A/Minghui 86-G1-G2-Xa23 24.0 94.9 188.2 25.9 95.3 97.0 24.9
LSD0.05 0.9 3.1 20.9 2.0 5.9 1.1 3.6
LSD0.01 1.3 4.5 30.4 2.9 8.5 1.5 5.2
Shuhui 527 26.4 92.0 182.8 33.0 101.4 111.0 17.5
Shuhui 527-G2-Xa23 25.9 88.5 153.7 31.3 85.8 112.0 16.9
II-32A/Shuhui 527 (II you 527) 23.4 79.3 190.8 26.1 89.2 97.0 18.9
II-32A/Shuhui 527-G2-Xa23 24.4 92.8 203.4 26.9 93.6 101.0 21.5
LSD0.05 0.9 5.6 18.6 0.6 5.0 2.3 3.1
LSD0.01 1.2 7.9 26.0 0.9 7.0 3.2 4.3
Minghui 86 24.9 83.5 180.1 29.9 103.5 106.0 17.6
Zhehui 7954 19.6 83.5 203.3 26.8 89.2 104.0 19.0
Mingzhe-G2-G8-Xa23-1 21.3 89.3 129.1 26.0 91.1 100.0 17.8
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 25.0 96.7 198.0 28.0 99.0 98.0 23.8
II-32A/Zhehui 7954 (II you 7954) 22.2 89.3 211.1 26.1 90.7 97.5 23.8
II-32A/Mingzhe-G2-G8-Xa23-1 21.4 83.7 143.5 24.9 91.3 98.0 22.0
LSD0.05 0.7 5.1 30.5 1.1 4.4 2.1 4.6
LSD0.01 0.9 7.0 41.8 1.5 6.1 2.8 6.3
Minghui 86 24.9 83.5 180.1 29.9 103.5 106.0 17.6
Zhehui 7954 19.6 83.5 203.3 26.8 89.2 104.0 19.0
Mingzhe-G1-G2-G8-Xa23 18.1 86.0 137.7 25.2 90.8 102.0 20.6
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 25.0 96.7 198.0 28.0 99.0 98.0 23.8
II-32A/Zhehui7954 (II you 7954) 22.2 89.3 211.1 26.1 90.7 97.5 23.8
II-32A/Mingzhe-G1-G2-G8-Xa23 21.1 80.3 184.2 24.3 91.1 97.0 27.5
LSD0.05 0.5 8.1 28.8 1.1 4.4 2.0 3.1
LSD0.01 0.7 11.1 39.5 1.5 6.0 2.7 4.2
Minghui 86 24.9 83.5 180.1 29.9 103.5 106.0 17.6
Zhehui 7954 19.6 83.5 203.3 26.8 89.2 104.0 19.0
Mingzhe-G2-G8-Xa23-2 18.2 88.4 138.2 26.0 90.3 102.5 17.7
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 25.0 96.7 198.0 28.0 99.0 98.0 23.8
II-32A/Zhehui 7954 (II you 7954) 22.2 89.3 211.1 26.1 90.7 97.5 23.8
II-32A/Mingzhe-G2-G8-Xa23-2 19.3 93.9 150.8 24.5 91.2 98.0 21.8
LSD0.05 0.5 4.3 28.9 2.0 4.8 2.0 2.2
LSD0.01 0.7 5.9 39.5 2.8 6.6 2.8 2.9
第 9期 潘晓飚等: 分子标记辅助选育水稻抗白叶枯病和稻瘟病多基因聚合恢复系 1591
(续表 5)
品种或组合
Variety or combination
穗长
PL
(cm)
结实率
SF
(%)
穗粒数
SNP
千粒重
TGW
(g)
株高
PH
(cm)
抽穗期
HD
(d)
产量
GY
(g plant−1)
接种 Inoculated by Xoo. C5 at the booting stage
Minghui 86 23.4 81.9 164.1 28.4 101.3 114.0 18.8
Minghui 86-G1-G2-Xa23 22.7 88.7 158.7 27.1 99.5 112.0 20.2
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 23.7 81.5 191.4 26.9 93.6 101.2 24.3
II-32A/Minghui 86-G1-G2-Xa23 22.7 93.5 186.2 27.1 95.6 99.8 27.4
LSD0.05 0.4 5.1 7.8 1.1 1.9 2.5 3.0
LSD0.01 0.6 10.6 15.5 1.5 3.1 4.1 6.3
Shuhui 527 25.6 82.5 171.2 26.6 88.9 100.5 20.8
Shuhui 527-G2-Xa23 24.3 88.3 168.5 28.3 86.5 102.1 23.2
II-32A/Shuhui 527 (II you 527) 22.7 75.5 178.5 24.4 90.7 95.5 22.5
II-32A/Shuhui 527-G2-Xa23 23.1 85.4 176.4 27.8 91.1 93.7 26.9
LSD0.05 0.6 5.3 11.3 1.1 1.9 2.0 4.1
LSD0.01 0.8 6.6 14.5 1.6 2.7 2.8 6.4
Minghui 86 23.4 81.9 164.1 28.4 101.3 114.0 18.8
Zhehui 7954 20.1 79.9 187.5 24.5 88.7 105.5 19.1
Mingzhe-G2-G8-Xa23-1 22.3 88.8 129.9 26.5 95.7 107.1 22.4
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 23.7 81.5 191.4 26.9 93.6 101.2 24.3
II-32A/Zhehui 7954 (II you 7954) 21.6 87.5 189.5 26.2 90.3 98.0 23.9
II-32A/Mingzhe-G2-G8-Xa23-1 22.3 91.2 185.1 27.8 88.1 94.0 26.7
LSD0.05 0.6 5.7 12.3 0.6 2.8 3.0 1.8
LSD0.01 0.9 8.5 20.3 1.7 7.5 4.8 3.9
Minghui 86 23.4 81.9 164.1 28.4 101.3 114.0 18.8
Zhehui 7954 20.1 79.9 187.5 24.5 88.7 105.5 19.1
Mingzhe-G1-G2-G8-Xa23 19.5 85.9 147.6 26.0 89.6 103.3 20.5
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 23.7 81.5 191.4 26.9 93.6 101.2 24.3
II-32A/Zhehui 7954 (II you 7954) 21.6 87.5 189.5 26.2 90.3 98.0 23.9
II-32A/Mingzhe-G1-G2-G8-Xa23 22.7 91.2 180.1 27.1 95.6 95.7 27.8
LSD0.05 0.5 5.6 17.2 0.8 4.8 2.4 3.6
LSD0.01 0.7 8.9 23.4 1.3 7.1 3.3 5.5
Minghui 86 23.4 81.9 164.1 28.4 101.3 114.0 18.8
Zhehui 7954 20.1 79.9 187.5 24.5 88.7 105.5 19.1
Mingzhe-G2-G8-Xa23-2 20.5 88.2 147.8 25.0 94.1 108.3 20.4
II-32A/Minghui 86 (II youming 86) 23.7 81.5 191.4 26.9 93.6 101.2 24.3
II-32A/Zhehui 7954 (II you 7954) 21.6 87.5 189.5 26.2 90.3 98.0 23.9
II-32A/Mingzhe-G2-G8-Xa23-2 22.1 91.3 158.6 26.5 87.3 96.8 26.7
LSD0.05 0.5 5.5 16.5 0.9 2.3 2.1 3.3
LSD0.01 0.8 9.8 25.5 1.3 4.5 3.6 6.2
LSD0.05和LSD0.01分别表示在概率0.05和0.01水平的差异显著值。
PL: panicle length; SF: spikelet fertility; SNP: spikelet number per panicle; TGW: 1000-grain weight; PH: plant height; GY: grain yield
per plant; HD: heading date. LSD0.05: least significant differences at 0.05 probability level. LSD0.01: least significant differences at 0.01
probability level.
1592 作 物 学 报 第 39卷
3.3 多基因聚合恢复系的选育途径
在抗性改良过程中, 回交选育可以有效地改善
受体品种的个别性状, 但改良品种的综合性状与原
品种性状相似, 很难在原有的基础上取得突破。抗
性基因聚合育种有两种基本的途径, 一是相同背景
的不同抗性基因的聚合, 二是不同背景的不同抗性
基因的聚合。前者改良的效果与回交改良相似, 除
抗性得到提高外, 其他性状难以被突破。如本研究
中获得的同一恢复系背景的 2 个不同抗病抗性基因
聚合系, 明恢 86-G1-G2-Xa23 和蜀恢 527-G2-Xa23,
虽然稻瘟病和白叶枯病抗性强于受体明恢86 和蜀恢
527, 但改良恢复系本身及其与 II-32A 的杂种产量
与原来的恢复系及杂种对照相比没有显著的改善。
而利用不同恢复系背景进行不同抗性基因的聚合 ,
在利用标记辅助跟踪目标抗性基因的同时, 通过目
测在分离世代选择不同恢复系亲本间产生的重组体,
可望实现抗性和产量的同步改良。如在浙恢 7954/
三黄占 2号 F1与明恢 86/IRBB23 F1的复交后代选育
的双抗聚合系明浙-G1-G2-G8-Xa23, 其与 II-32A 的
测交种在不接种和接种条件下, 杂种产量分别比对
照组合 II优明 86和 II优 7954增产 15.1%及 14.4%和
16.3%, 是一个产量和抗性同步改良的苗头恢复系。
进一步将明浙-G1-G2-G8-Xa23 与不同不育系进行更
广泛的测交, 有望筛选到双抗强优新组合。
进行不同恢复系背景的抗性基因聚合改良, 将
涉及多个不同亲本, 故标记辅助选择比双亲本的单
交组合要复杂得多。因此, 尽可能多地开发与目标
基因紧密连锁的分子标记显得尤为重要, 而且鉴定
复交分离群体所用的标记最好是保证供体与其他所
有亲本都有多态 , 否则会影响标记辅助选择的效
率。另外, 要获得不同基因的优良个体, 尤其是要获
得聚合不同目标基因且综合农艺性状优良的个体 ,
就必须扩大分离, 才能确保选育的效果。
必须指出的是, 由于受稻瘟病接种条件的限制,
本研究没有进行改良恢复系与 II-32A测交种的稻瘟
病抗性评价, 因而对利用三黄占改良杂交稻的稻瘟
病抗性还缺少实验数据, 有待今后进一步完善。
4 结论
选育出 5 个稻瘟病抗性水平优于或与供体三黄
占 2 号相当、白叶枯病抗性水平与供体 IRBB23 相
当的多基因聚合恢复系蜀恢 527-G2-Xa23、明恢
86-G1-G2-Xa23、明浙-G2-G8-Xa23-1、明浙-G2-G8-
Xa23-2和明浙-G1-G2-G8-Xa23, 其与 II-32A配制的
杂种白叶枯病抗性水平显著好于原恢复系配制的推
广组合。在不接种的正常条件下, 改良恢复系及其
与不育系测交种的单株产量与原恢复系及相应的杂
交种相当, 但在接种发病的条件下, 多数改良恢复
系与不育系测交种的结实率、千粒重和单株产量显
著高于原恢复系与相应不育系的杂交种。表明抗稻
瘟病基因 Pi-GD-1(t)、Pi-GD-2(t)和 GLP8-6(t)和抗白
叶枯病基因 Xa23 在杂交稻的抗性改良上具有很好
的应用价值。
致谢: 感谢广东省农业科学院刘斌研究员提供三黄
占2号稻瘟病抗源 , 朱小源研究员提供稻瘟病接种
抗性评价。
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