全 文 ：作物学报 ACTA AGRONOMICA SINICA 2011, 37(5): 745−754 http://www.chinacrops.org/zwxb/
ISSN 0496-3490; CODEN TSHPA9 E-mail: xbzw@chinajournal.net.cn

本研究由国家重点基础研究发展计划(973计划)项目(2006CB101701, 2006CB101703)和国家转基因生物新品种培育重大专项(2008ZX08001-
002)资助。
* 通讯作者(Corresponding author): 汤述翥, E-mail: sztang@yzu.edu.cn
第一作者联系方式: E-mail: zhg@yzu.edu.cn
Received(收稿日期): 2010-10-09; Accepted(接受日期): 2011-01-06.
DOI: 10.3724/SP.J.1006.2011.00745
分子标记辅助选择改良武运粳 8号的条纹叶枯病抗性
张宏根 1 许作鹏 1 李 鹏 1 李 波 1 刘 超 1 朱邦辉 2 徐洁芬 2
钮中一 2 汤述翥 1,* 梁国华 1 顾铭洪 1
1扬州大学江苏省作物遗传生理重点实验室 / 教育部植物功能基因组学重点实验室, 江苏扬州 225009; 2江苏省常州市武进区农业科
学研究所, 江苏常州 213175
摘 要: 本研究旨在改良武运粳 8 号的条纹叶枯病抗性。2004 年, 在江苏扬州对江苏省 1981—2002 年间审定的 25
个迟熟中粳品种进行产量鉴定, 从中筛选出直立穗高产品种武运粳 8 号作为条纹叶枯病抗性改良的受体亲本。利用
抗条纹叶枯病品种葵风为供体亲本, 通过杂交和回交, 同时利用 4 个与条纹叶枯病抗性基因紧密连锁的分子标记
STS11-31、STS11-71、STS11-19和 STS11-43进行辅助选择, 至 2008年正季, 共计获得 70个 BC3F5以及 115个 BC4F4
抗条纹叶枯病的稳定株系。经回交后代农艺性状、产量性状、品质性状和抗性的系统鉴定, 从中筛选出 10个 BC4F5
株系和 2个 BC3F6株系, 这些株系综合性状与武运粳 8号已十分相近, 保持了武运粳 8号的丰产性和优良品质, 明显
提高了条纹叶枯病的抗性。
关键词: 粳稻; 条纹叶枯病; 抗性; 改良; 分子标记辅助选择
Improving the Resistance of Wuyunjing 8 to Rice Stripe Virus via Molecular
Marker-assisted Selection
ZHANG Hong-Gen1, XU Zuo-Peng1, LI Peng1, LI Bo1, LIU Chao1, ZHU Bang-Hui2, XU Jie-Fen2, NIU
Zhong-Yi2, TANG Shu-Zhu1,*, LIANG Guo-Hua1, and GU Ming-Hong1
1 Key Laboratory of Crop Genetics and Physiology of Jiangsu Province / Key Laboratory of Plant Functional Genomics, Ministry of Education,
Yangzhou University, Yangzhou 225009, China; 2 Wujin Agricultural Institute of Jiangsu Province, Changzhou 213175, China
Abstract: In this study, a molecular marker-assisted selection (MAS) strategy was used to improve Wuyunjing 8’s resistance to
rice stripe virus. The Wuyunjing 8 with high yield and erect head selected from 25 late-maturing varieties was used as accepter,
and the variety Kuifeng with resistance to rice stripe virus as the donor. Four STS (sequence-tagged site) primers STS11-31,
STS11-7, STS11-19, and STS11-43 anchoring the resistance genes were used for assisted selection in the backcross progenies. To
2008, seventy lines in BC3F5 and one hundred and fifteen lines of BC4F4 with stable agronomic traits were obtained with the result
of molecular analysis. By appraising agronomic traits, yield, quality and resistance in backcross progenies, teen lines from BC4F5
and two lines from BC3F6, which all carried disease-resistant genes and were similar to Wuyunjing 8 on the integrated traits, were
selected. These lines retain the characteristics of high yield and good quality of Wuyunjing 8 and have been prominently improved
in resistance to rice stripe virus.
Keywords: Japonica; Rice stripe virus; Resistance; Improvement; Molecular marker-assisted selection
20世纪 80年代以来, 苏南和沿江地区单季稻得
到恢复和发展, 进入 20世纪 90年代, 直立穗粳稻品
种产量水平增长较快, 产量水平达到甚至超过当时
的杂交籼稻, 而且经济效益好。为了充分发挥粳稻
高产高效的优势, 利用江淮稻区 10月上中旬有利的
光温资源, 江苏省有计划地由南向北扩大粳稻种植,
使粳稻种植面积占水稻种植面积的比重迅速增加 ,
由 1979 年的 38%发展到 2002 年的 83%, 从而形成
746 作 物 学 报 第 37卷

以粳稻为主的种植格局。随着苏中、苏北地区水稻
品种粳稻化 , 水稻条纹叶枯病在江苏省也逐年加
重[1], 2004年发病面积已达 157万公顷, 占全省水稻
总面积的 79%[2]。周彤等[2]鉴定了参加江苏省水稻中
间试验的 156份新品系, 感病品系占 60.3%, 表明目
前新选育的品种(系)对水稻条纹叶枯病的抗性较差,
是近年来江苏省水稻条纹叶枯病加重发生的主因之
一。因此, 加强抗条纹叶枯病粳稻新品种的选育或
改良优良推广品种的抗性是水稻育种家当前的一项
重要任务。
本研究征集了 1981—2002 年参加江苏省区域
试验并通过品种审定的 25个迟熟中粳品种, 通过鉴
定结合区域试验资料分析, 确定以武运粳 8 号为抗
性改良对象。武运粳 8 号(原品系名 9516)是典型的
直立穗品种, 由江苏常州武进区农业科学研究所育
成, 1999年通过品种审定, 大面积产量稳定在 9.75 t
hm−2, 曾涌现出许多 10.5 t hm−2 的丰产方和 12 t
hm−2的高产田块[3]。但是该品种高感条纹叶枯病, 限
制了其继续推广应用。为了重新发挥该品种在生产
上的利用价值, 结合本实验室曾在第 11染色体上定
位到 2 个连锁的条纹叶枯病抗性 QTL (qSTV-11b、
qSTV-11c[4])的结果, 本研究利用分子标记辅助选择
(molecular marker assisted selection, MAS)技术, 对
其进行条纹叶枯病的抗性遗传改良。
1 材料与方法
1.1 供试材料
在 1981—2002 年参加江苏省区域试验并通过
品种审定的部分迟熟中粳品种计 25 个, 包括盐粳 2
号、泗稻 8号、镇稻 1号、武育粳 3号、盐粳 4号、
武育粳 4号、泗稻 10号、镇稻 4号、盐粳 5号、通
粳 109、香粳 111、镇香粳 5号、武运粳 8号、扬粳
9538、南粳 39、武运粳 11、镇稻 8 号、南粳 40、
华粳 1号、广陵香粳、通育粳 1号、南粳 41、淮稻
7 号、华粳 3 号、扬辐粳 7 号。另有区试对照品种
农垦 57 和抗条纹叶枯病品种葵风 , 二者均引自日
本。
1.2 目标亲本筛选
2004 年在扬州种植上述 25 个品种及其对照农
垦 57。5月 15日播种, 6月 15日移栽; 每品种各小
区种植 4行, 每行 10株, 重复 2次, 随机区组排列;
株行距 16.7 cm × 33.3 cm, 单苗栽插; 秧田期, 重点
防治条纹叶枯病媒介灰飞虱, 防止其传毒使稻苗罹
病, 大田如一般生产田管理。成熟期每品种各重复
取 10 株测定单株产量 , 同时整理分析 1981—2002
年江苏省区域试验资料, 综合两方面的结果, 筛选
高产品种作为改良抗性的目标亲本。
1.3 分子标记辅助选择与回交转育
以 2005年正季在扬州将筛选出的直立穗高产
品种武运粳 8 号为轮回亲本与抗病品种葵风杂交 ,
同年冬季在海南配制回交组合。2006年在扬州播种
BC1F1, 开始利用与条纹叶枯病抗性 QTL qSTV-11b
和 qSTV-11c紧密连锁的 4个分子标记进行辅助选择,
选出携带抗病基因的植株继续与武运粳 8 号回交。
为加快选育进度 , 除每年南繁加代外 , 2006年和
2007年均在海南连续增代 2次。选育过程如图 1。
参照 Roger等[5]的 CTAB法提取 DNA。参照推
荐的引物退火温度, 调节各反应物浓度, 选择合适
的 PCR反应条件。PCR产物上样于含 EB(溴化乙锭)
的 3%琼脂糖凝胶, 以 120 V电泳约 1.5 h, 于紫外灯

图 1 武运粳 8号条纹叶枯病抗性改良过程
Fig. 1 Process of improving the resistance to rice stripe virus of Wuyunjing 8

第 5期 张宏根等: 分子标记辅助选择改良武运粳 8号的条纹叶枯病抗性 747


和 BIORAD凝胶成像仪下观察、读数。亲本武运粳
8号带型赋值为 1, 葵风的带型赋值为 3, F1带型赋值
为 2, 缺省带赋值 0。
1.4 抗病性鉴定
2007年采用自然接虫方式对 43个抗病基因纯
合的 BC2F3株系及亲本武运粳 8号进行抗病性鉴定。
当年小麦大量灰飞虱迁飞到秧苗上, 每天驱虫 3 次,
以使秧苗受毒机会均等。移栽前, 调查供试水稻植
株的发病情况。采用两项抗病性鉴定指标, 一是株
发病率(infection rate, IR), 即发生病症的株数与总
株数之比; 二是病级指数(disease index, DRI), 参照
Washio等[6]的抗性鉴定标准调查每株接种苗的病级,
再按以下公式 , 根据病级计算每个株系的病级指
数。病级指数=(100×A+80×B+60×Bt+40×Cr+20×C+
5×D)/测试秧苗总株数, 公式中 A、B、Bt、Cr、C和
D分别是各级症状的株数代入计算。
接种苗抗性按病级指数, 0~29 为抗(R)、30~39
为中抗(MR)、40~69为中感(S)、70~100为高感(HS)。
2009年仅对扬州、江都 2个试点种植的改良系
进行株发病率调查。
1.5 性状测定
在 2008 年正季田间目测和考种鉴定的基础上,
筛选出 12个综合性状基本与武运粳 8号相同且抗条
纹叶枯病的稳定株系(其中 10个 BC4F4, 2个 BC3F5),
2009年在扬州(扬州大学实验农场)、武进运村和江
都高徐进行扩大鉴定与示范, 以武运粳 8号为对照。
5 月中旬播种, 6 月中旬移栽; 其中扬州和武进试点
各株系种植 13.3 m2, 株行距为 13.3 cm × 25.0 cm,
300 000 穴 hm−2; 江都试点各株系(缺株系 3、4、5、
8)种植 333.3 m2, 经田间测量, 株距为 15.4~19.8 cm,
行距为 21.0~26.0 cm, 栽插密度为 194 250~298 560
穴 hm−2。
8月下旬抽穗后, 记载抽穗期。成熟后, 从各试
点每株系取 10株的主茎穗调查株高、剑叶长、剑叶
出叶角度(剑叶基部与主茎的夹角度数)、穗伸出度
(穗颈节伸出剑叶叶鞘的长度)、穗弯曲度(以穗颈节
与穗尖两点为一线与垂直穗轴的夹角度数)、主茎穗
长、主茎穗总粒数、着粒密度、主茎穗结实率等农
艺性状, 同时从每小区随机取中部 50 株(健株)收获
测产(按实际栽插密度折算单位面积产量)。在扬州
和武进试点对 50株样本, 调查单株穗数、每穗总粒
数、每穗实粒数、千粒重、单株产量等 5 个产量性
状, 将各样本碾成精米后, 测定垩白粒率、垩白度,
采用日本佐竹公司生产的 RCTA-11A 食味仪测定直
链淀粉含量、蛋白质含量和食味值。
1.6 统计分析
对 10株主茎穗调查的农艺性状按照株系和试
点进行可重复双因素方差分析, 其中株系 1、2、6、
7、9、10、11、12以 3个试点数据进行方差分析和
差异显著性测定; 株系 3、4、5、8因缺江都点数据,
则以两个试点(12个株系)数据进行方差分析和差异
显著性测定。扬州和武进试点以 50株调查的产量性
状及测定的品质性状按照株系和试点进行无重复双
因素方差分析。
2 结果与分析
2.1 不同时期迟熟中粳品种的产量比较
江苏省不同时期迟熟中粳品种的区域试验产量
结果和 2004年扬州鉴定的产量结果列于表 1。由于
不同年度区域试验所用对照品种不同, 而且同一品
种不同年度的产量也不同, 为了便于比较, 以盐粳
2 号参试 10 年(1981 年、1982 年、1985—1992 年)的
平均产量 7.65 t hm−2为参照水平, 根据不同品种当
轮区试中较盐粳 2号或其他对照品种增产的百分比,
折算成相对产量同时列于表 1。
由表 1 看出, 1981—2002 年江苏省迟熟中粳品
种的产量连跨三大步。第一阶段为 1981—1986 年,
育成品种的产量在 7.5 t hm−2左右, 代表品种是盐粳
2 号, 较对照品种农垦 57 提高 13.7%; 第二阶段为
1991—1996年, 育成品种的产量在 8.25 t hm−2以上,
代表品种是武育粳 3 号, 产量较对照盐粳 2 号提高
14.6%; 第三阶段为 1997—2002 年, 育成品种的产
量在 9 t hm−2左右, 代表品种是武运粳 8号, 产量较
对照武育粳 3 号提高 8.2%, 较盐粳 2 号提高了
24.0%。各品种的区试结果与 2004 年扬州大学实验
农场的鉴定结果具有比较一致的趋势, 但扬州大学
的鉴定较区试结果平均高 1.5 t hm−2左右。在参加鉴
定的 25个品种中, 以直立穗品种武运粳 8号的产量
最高 , 因此确定为条纹叶枯病抗性改良的目标品
种。
2.2 武运粳 8号条纹叶枯病抗性的改良
2.2.1 条纹叶枯病抗性基因连锁分子标记的获得
根据吴书俊等[4]对品种 Dular 的水稻条纹叶枯
病数量抗性位点的定位结果, 在覆盖抗条纹叶枯病
基因 qSTV-11b和 qSTV-11c BAC克隆上, 利用网站
(http://shenghuan.shtu.edu.cn/)上水稻 DNA多态性数
748 作 物 学 报 第 37卷

据库(Rice DNA Polymorphism Database)中 Insertion/
Deletions (InDels)的信息, 通过 Primer Premier 5.0软
件设计引物, 获得 4 对有多态的 STS 标记。抗病基
因 qSTV-11b 位于标记 STS11-31 和 STS11-71 之间,
抗病基因 qSTV-11c位于标记 STS11-19和 STS11-43
之间。STS标记引物序列见表 2。

表 1 25个迟熟中粳品种及其农垦 57的产量表现
Table 1 Yield of 25 late-middle mature japonica varieties and Nongken 57
区域试验结果
Results of regional tested
2004年扬州结果
Results tested in Yangzhou
in 2004 品种
Variety 年份
Year
产量
Yield
(t hm−2)
CK1
(±%)
CK2
(±%)
CK3
(±%)
相对产量
Relative
yield
(t hm−2)
位次
Rank
产量
Yield
(t hm−2)
位次
Rank
农垦 57 Nongken 57 (CK1) 1981–1982 6.54 6.73 26 8.38 26
盐粳 2号 Yanjing 2 (CK2) 1981–1982 7.43 13.7 7.65 24 8.81 25
泗稻 8号 Sidao 8 1983–1984 7.79 17.5 7.90 23 9.23 23
镇稻 1号 Zhendao 1 1985–1986 7.21 −3.9 7.35 25 8.94 24
武育粳 3号 Wuyujing 3 (CK3) 1991–1992 8.80 14.6 8.76 14 9.94 11
盐粳 4号 Yanjing 4 1991–1992 8.65 12.6 8.61 15 9.96 10
武育粳 4号 Wuyujing 4 1991–1992 8.44 9.9 8.40 18 9.81 14
泗稻 10号 Sidao 10 1993–1994 8.76 −3.7 8.44 17 9.55 20
镇稻 4号 Zhendao 4 1993–1994 8.60 −5.4 8.29 21 9.52 21
盐粳 5号 Yanjing 5 1993–1994 8.42 −7.5 8.10 22 9.37 22
通粳 109 Tongjing 109 1995–1996 9.08 −4.3 8.38 20 9.73 16
香粳 111 Xiangjing 111 1995–1996 9.24 −2.7 8.53 16 9.58 19
镇香粳 5号 Zhenxiangjing 5 1995–1996 9.09 −4.3 8.39 19 9.82 13
武运粳 8号 Wuyunjing 8 1997–1998 9.85 8.2 9.48 1 11.39 1
扬粳 9538 Yangjing 9538 1997–1998 9.29 2.1 8.95 8 10.01 8
南粳 39 Nanjing 39 1999–2000 9.19 1.7 8.91 9 9.74 15
武运粳 11 Wuyunjing 11 1999–2000 9.53 5.5 9.24 4 10.74 2
镇稻 8号 Zhendao 8 1999–2000 9.51 5.3 9.23 5 10.15 6
南粳 40 Nanjing 40 1999–2000 9.16 1.5 8.89 10 9.99 9
华粳 1号 Huajing 1 1999–2000 9.16 1.4 8.89 11 9.63 17
广陵香粳 Guanglingxiangjing 1999–2000 9.09 0.7 8.82 13 9.84 12
通育粳 1号 Tongyujing 1 2001–2002 9.89 6.8 9.35 2 10.35 5
南粳 41 Nanjing 41 2001–2002 9.81 5.2 9.22 6 10.47 4
淮稻 7号 Huaidao 7 2001–2002 9.78 5.6 9.25 3 10.56 3
华粳 3号 Huajing 3 2001–2002 9.34 0.9 8.84 12 9.59 18
扬辐粳 7号 Yangfujing 7 2001–2002 9.50 2.6 8.99 7 10.06 7

表 2 与条纹叶枯病抗性基因连锁的 4对 STS标记引物
Table 2 Four primers anchoring the resistance genes to rice stripe virus
标记
Marker
正向序列
Forward primer (5′–3′)
反向序列
Reverse primer (5′–3′)
所在克隆
Clone
STS11-19 ACGGTCGCTAGTATGTCCTG CCTCGATAATGCACCTAAAT AC135568
STS11-31 GGGCTTTCAACTCGTACTCTG ATGAACTGCGGGTCCAATAA AC136009
STS11-43 TAAGAAGGGCGAACAAAC AACCACCGCTACCAAGAC AC133248
STS11-71 GGGTCCTGCCGAGATTTA CCATCGTTGCCAGGTTAG AC124151
第 5期 张宏根等: 分子标记辅助选择改良武运粳 8号的条纹叶枯病抗性 749


2.2.2 分子标记辅助选择及回交转移条纹叶枯病抗
性基因 按所设技术路线进行分子标记辅助选择
育种, 各回交世代群体及携带抗病基因单株的获得
结果见表 3。其中不同回交世代携抗病基因植株数
占总检测植株数的百分比有差异, 主要因在杂交过
程中受体亲本去雄不彻底、产生假杂种。例如, BC2F1
的继续回交是冬季在海南完成的, 由于低温, 杂种
本身的花粉育性很差, 更增加了受体亲本自交结实
的比例, 因此 BC3F1 群体中抗病植株的百分比尤其
低。自交群体纯合抗病植株占 11.93%~15.56%。
2.2.3 回交后代条纹叶枯病抗性鉴定 2007年对
43 个抗病基因纯合的 BC2F3株系以及亲本武运粳 8
号自然接虫进行抗病性鉴定(每系调查 100株), 待病
情稳定后调查发病率和病级指数, 调查结果如表 4。
从表 4 可看出, 受体亲本武运粳 8 号的发病率
为 75%, 病级指数为 75.0, 抗性水平属于高感; 43个
携带纯合抗病基因的 B C 2 F 3 株系病级指数在
0.4~45.6之间, 可分为抗、中抗、感 3类。其中属于

表 3 对武运粳 8号各 BCnF1、BCnF2群体抗病单株的检测
Table 3 Testing of individuals of Wuyunjing 8 in BCnF1 and BCnF2 populations with resistance genes
世代
Generation
株系数
No. of line
总检测株数
Total No. of plant tested
携带抗病基因植株数
No. of plant with resistance genes
携带抗病基因植株所占比例
Percentage of the plant with
resistance gene (%)
BC1F1 1 51 20 39.22
BC2F1 15 135 38 28.15
BC2F2 34 312 43 13.78
BC3F1 38 380 26 6.84
BC3F2 26 951 148 15.56
BC4F1 26 602 119 19.77
BC4F2 119 1190 142 11.93
BCnF1群体检测的为杂合抗病基因植株, BCnF2群体检测的为纯合抗病基因植株。
Individuals of BCnF1 were heterozygous genotype selected; individuals of BCnF2 were homozygous genotype selected.

表 4 抗病基因纯合的 BC2F3株系及对照对 RSV的抗性表现
Table 4 Resistance expression of BC2F3 lines with homozygous resistant genotype and CK
株系
Line
病级指数
DI
发病率
IR (%)
抗性水平
RDL
株系
Line
病级指数
DRI
发病率
IR (%)
抗性水平
RDL
E20 2.4 4 R E42 4.4 5 R
E21 2.6 4 R E43 4.0 5 R
E22 5.6 6 R E44 8.8 12 R
E23 4.6 7 R E45 36.0 40 MR
E24 5.4 8 R E46 45.6 50 S
E25 45.0 53 S E47 12.6 19 R
E26 3.8 5 R E48 12.0 25 R
E27 14.8 22 R E49 42.0 47 S
E28 37.4 44 MR E50 30.4 35 MR
E29 3.2 4 R E51 30.2 31 MR
E30 32.6 38 MR E52 8.4 11 R
E31 3.4 4 R E53 5.6 7 R
E32 11.8 14 R E54 12.2 18 R
E33 1.4 3 R E55 10.0 15 R
E34 37.8 46 MR E56 9.6 14 R
E35 4.4 5 R E57 4.4 7 R
E36 3.0 4 R E58 6.2 9 R
E37 7.4 8 R E59 10.8 14 R
E38 3.0 4 R E60 5.6 3 R
E39 10.2 11 R E64 0.4 1 R
E40 10.2 12 R E65 15.2 18 R
E41 3.2 4 R CK 75.0 75 HS
DI: disease index; IR: infection rate; RDL: resistant disease level.

750 作 物 学 报 第 37卷

感的仅 3 个系, 属于中抗的 6 个系, 其余 34 个系病
级指数在 0.4~15.2 之间, 对条纹叶枯病的抗性水平
均属于抗。从图 2 秧田期发病情况的照片可清楚看
出, 武运粳 8号发病严重, 多数秧苗叶片发黄、卷曲,
甚至枯死, 缺苗严重, 改良系(E21、E22)对条纹叶枯
病的抗性较原亲本有显著增强。本试验中所选用的
抗性基因 qSTV-11b 和 qSTV-11c 的抗性效应非常明
显, 显示所选择的与之紧密连锁标记是准确的, 也
表明基于已有的 QTL 定位结果来进行条纹叶枯抗
性分子标记辅助选择育种是可行的。

图 2 抗病纯系及其对照苗期条纹叶枯病发病情况
Fig. 2 Situation of lines with homozygous resistant genotype and CK at the seedling stage
A: 武运粳 8号; B: 武运粳 8号/葵风 BC2F3株系。
A: Wuyunjing 8; B: Lines of BC2F3 from the cross between Wuyunjing 8 and Aoikaze.

2.3 改良系的多点鉴定
2.3.1 改良系的条纹叶枯病抗性与产量 由于
BC2F3 后代综合性状尚未回复到与轮回亲本一致 ,
因此进行继续回交结合分子标记辅助选择。至 2008
年正季 , 经田间目测结合考种鉴定 , 在 70个BC3F5
株系中筛选到 2 个、在 115 个 BC4F4株系筛中选到
10个综合性状与武运粳 8号基本一致且抗条纹叶枯
病的稳定株系。2009年将其在扬州大学实验农场、
武进运村、江都高徐扩大鉴定与示范, 调查 12个改
良系及对照品种武运粳 8 号的条纹叶枯病发病率、
抽穗期及产量如表 5。
由表 5看出, 12个改良系的条纹叶枯病抗性均

表 5 12个改良系及对照在 3试点 RSD的发病率、始穗期及产量
Table 5 IR, first heading date and yield of 12 improved lines and CK at three test sites
发病率
Infection rate (%)
始穗期
First heading date (month/day)
产量
Yield (t hm−2) 系号
Line
世代和系谱
Generation and pedigree 扬州
Yangzhou
江都
Jiangdu
扬州
Yangzhou
武进
Wujin
扬州
Yangzhou
武进
Wujin
江都
Jiangdu
平均
Average
1 30-2-3BC4F1-19-4-1-m 1.5 0.2 8/25 8/23 8.50 8.10 8.25 8.28
2 30-2-3 BC4F1-29-2-2-m 0.8 0.2 8/24 8/23 7.67 8.08 9.07 8.27
3 41-1-4 BC4F1-10-5-1-m 2.0 — 8/23 8/22 8.49 8.08 — 8.29
4 42-5-2 BC4F1-33-8-1-m 1.8 — 8/23 8/22 7.60 7.38 — 7.49
5 42-16-7 BC4F1-34-1-1-m 0.5 — 8/23 8/24 7.51 7.78 — 7.64
6 42-16-9 BC4F1-37-5-1-m 1.5 1.3 8/23 8/24 7.55 7.89 9.22 8.22
7 42-16-9 BC4F1-56-8-1-m 1.3 0.8 8/24 8/25 7.70 8.30 8.99 8.33
8 42-29-9 BC4F1-34-10-1-m 2.3 — 8/23 8/24 8.21 8.16 — 8.18
9 67-6-3 BC4F1-10-4-1-m 1.5 0.5 8/23 8/23 8.42 8.02 8.73 8.39
10 67-6-3 BC4F1-12-5-1-m 1.8 0.8 8/24 8/23 7.81 7.67 7.54 7.67
11 42-16 BC3F1-2-13-1-1-m 0.5 0.6 8/23 8/22 8.12 8.21 9.21 8.51
12 42-16 BC3F1-2-19-2-1-m 0.8 0.3 8/23 8/22 8.33 8.06 8.13 8.18
CK 12.5 8.5 8/24 8/24 8.09 7.50 8.63 8.08
BCnF1前的数字为自 BC1F1起每世代被选择回交的株号, BCnF1后的数字为自 BCnF1起每世代被选择的自交株株号, m表示混系。
Number before BCnF1 means No. of the plant which is chosen to backcross with Wuyunjing 8 in this generation, number after BCnF1
means No. of the inbred plant which is chosen in this generation, letter “m” means the mixed line.
第 5期 张宏根等: 分子标记辅助选择改良武运粳 8号的条纹叶枯病抗性 751


较对照明显改良 , 抽穗期与对照相近。无论是 8个
株系 3 个试点或 12 个株系 2 个试点的方差分析(表
略), 各株系及对照(全部取未发病的植株)间产量均
无显著差异。
2.3.2 改良系的农艺性状 3个试点每个株系各
取 10 个主茎, 调查 9 个农艺性状, 以株系固定试点
随机的混合模型进行方差分析, F测验结果见表 6。
由表 6 可知, 在株系间除了穗伸出度的差异显
著外, 其余 8个性状的差异均不显著; 在试点间、除
8个株系、3个试点方差分析剑叶长差异不显著外 ,
其余性状试点间的差异均达显著水平, 许多性状在
株系与试点间的互作也达显著水平, 表明环境对性
状表达的影响较大。两组的方差分析结果十分一致。
从各株系农艺性状调查结果(表 7)可以看出, 株
系间穗伸出度的变异并不大, 差异显著的 2、4、11、
12株系仅与对照平均相差 0.9~1.5 cm。鉴定结果表
明, 各改良系在主要的农艺性状上已与武运粳 8 号
十分相近。
2.3.3 改良系的产量性状和品质性状 在扬州、
武进 2个试点每个株系各取 50株, 调查 5个产量性
状和 5个品质性状, 进行无重复双因素方差分析, F
测验结果见表 8。

表 6 12个改良系及对照农艺性状的 F值
Table 6 F-values of agronomic traits of 12 improved lines and CK
变异来源
VS
自由度
df
F0.05
株高
PH
剑叶长
LFL
剑叶出
叶角度
AFL
主茎
穗长
CPL
主茎穗
总粒数
SNC
穗伸
出度
LPN
穗弯
曲度
PCD
着粒
密度
GD
结实率
SP
9系 3试点 Nine lines in three sites
品系 A Line A 8 2.59 2.59 1.79 1.12 1.85 1.55 6.40 1.37 1.02 0.78
试点 B Site B 2 3.03 282.34 0.68 18.05 24.58 153.40 25.66 43.05 316.26 39.64
A×B 16 1.69 5.14 1.47 4.95 1.86 1.44 0.69 4.36 2.84 4.73
13系 2试点 Thirteen lines in two sites
品系 A Line A 12 2.69 2.42 1.20 0.65 2.52 1.66 4.76 1.03 2.48 1.16
试点 B Site B 1 3.88 372.78 4.04 6.07 30.49 410.27 67.45 18.53 814.35 40.16
A×B 12 1.79 5.04 1.85 5.38 1.53 0.95 0.70 4.85 1.45 2.84
VS: source of variability; PH: plant height; LFL: length of flag leaf; AFL: angle between flag leaf and caudex; CPL: length of caulis
panicle; SNC: spikelet number of caulis panicle; LPN: length of panicle-neck above boot; PCD: panicle curvature degree; GD: grain density;
SP: seed-setting percentage.

表 7 12个改良系及对照的农艺性状
Table 7 Agronomic traits of 12 improved lines and CK
株系号
Line
株高
PH
(cm)
剑叶长
LFL
(cm)
剑叶出
叶角度
AFL (°)
主茎穗长
CPL
(cm)
主茎穗
总粒数
SNC
穗伸出度
LPN
(cm)
穗弯曲度
PCD
(°)
着粒密度
GD
(grain cm−1)
结实率
SP
(%)
1 95.8 25.7 11.0 17.1 151.4 3.8 26.2 8.8 95.6
2 93.6 23.6 14.0 17.1 148.1 2.8* 37.2 8.6 95.7
3 95.8 22.6 11.5 17.1 142.7 3.4 30.5 8.3 96.5
4 92.8 25.4 12.0 17.1 150.4 2.9* 34.8 8.7 93.3
5 93.4 24.9 12.8 17.1 147.5 3.3 29.0 8.5 92.1
6 98.1 23.7 11.3 17.0 147.0 3.1 28.2 8.6 95.3
7 96.7 25.8 9.7 17.4 145.7 3.9 33.0 8.3 92.7
8 95.8 23.7 12.3 17.0 157.9 3.3 35.5 9.1 94.1
9 101.1 27.6 10.7 17.9 156.6 4.5 33.3 8.7 93.3
10 98.9 25.2 9.7 17.5 155.8 3.2 29.8 8.8 94.2
11 97.5 25.9 12.0 17.7 155.6 2.3** 31.7 8.8 93.3
12 96.1 23.5 11.0 16.5 149.7 2.7* 27.7 9.1 94.5
CK 97.9 25.8 10.8 17.6 161.0 3.8 35.8 9.1 95.7
*和**表示在 0.05和 0.01水平上差异显著或极显著低于 CK。株系 3、4、5、8以 12株系 2试点方差分析结果检测与 CK的差异
显著性, 其余株系以 8株系 3试点方差分析结果检测与 CK的差异显著性。缩写同表 6。
* and ** mean significantly different at the 0.05 and 0.01 probability levels, respectively. The significance tests of line 3, line 4, line 5,
and line 8 are based on the twelve lines in two sites, and the others are based on the eight lines in three sites. Abbreviations are the same as
given in Table 6.
752 作 物 学 报 第 37卷

表 8 12个改良系及对照产量、品质性状的 F值
Table 8 F-values of yield and quality traits of 12 improved lines and CK
变异来源
VS
自由度
df
F0.05
单株
穗数
PNP
每穗
总粒
NGP
每穗
实粒
NFGP
千粒重
GW
单株
产量
YP
垩白
粒率
CP
垩白度
CH
直链淀
粉含量
AC
蛋白质
含量
PC
食味值
TV
株系 Line 12 2.69 1.09 0.53 0.57 1.19 2.18 0.48 1.00 1.69 1.60 2.11
试点 Site 1 4.75 126.60 195.07 192.00 99.24 0.32 40.75 6.52 9.72 0.03 11.09
PNP: panicle number per plant; NGP: number of grain per panicle; NFGP: number of filled grain per panicle; GW: 1000-grain weight;
YP: yield per plant; CP: chalky rice percentage; CH: chalkiness; AC: amylose content; PC: protein content: TV: taste value.

由表 8看出, 5个产量性状和 5个品质性状株系
间的差异均不显著, 表明 12个改良系的产量性状和
品质性状也与武运粳 8 号较为一致。除单株产量和
蛋白质含量外, 其余产量、品质性状在扬州、武进
两地差异显著。各株系产量性状和品质性状平均数
见表 9。

表 9 12个改良系及对照的产量性状和品质性状
Table 9 Yield and quality traits of 12 improved lines and CK
株系号
Line
单株穗数
PNP
每穗总粒
PNP
每穗实粒
NFGP
千粒重
GW (g)
单株产量
YP (g)
垩白粒率
CP (%)
垩白度
CH (%)
直链淀粉含量
AC (%)
蛋白质含量
PC (%)
食味值
TV
1 9.0 125.7 119.1 26.5 27.7 38.0 9.5 21.2 9.0 53.0
2 8.5 125.8 119.4 26.7 26.2 43.0 9.7 21.1 8.8 54.0
3 9.3 118.6 114.3 26.6 27.6 43.0 10.6 21.6 9.6 50.0
4 8.3 127.1 118.2 26.0 25.0 46.5 16.9 21.4 9.5 51.5
5 9.3 119.8 110.9 26.5 25.5 39.0 11.1 21.3 9.4 52.5
6 8.7 119.4 112.7 26.9 25.7 37.5 9.4 21.7 9.8 48.5
7 7.9 131.2 123.7 27.7 26.7 42.5 10.5 21.2 9.2 54.5
8 8.3 138.5 129.3 26.8 27.3 40.0 9.4 21.3 9.3 52.5
9 9.2 128.0 116.7 27.2 27.4 53.0 11.6 21.1 9.3 54.5
10 9.1 123.0 113.6 26.8 25.8 47.5 23.4 21.4 9.6 51.5
11 9.4 123.9 115.2 26.3 27.2 44.5 19.1 21.5 9.6 50.5
12 9.6 122.3 113.6 26.1 27.3 46.5 11.6 21.5 9.6 50.0
CK 8.9 121.9 115.8 27.2 26.0 41.0 9.7 21.3 9.2 54.0
缩写同表 8。Abbreviations are the same as given in Table 8.

3 讨论
3.1 关于粳稻直立穗株型
我国太湖流域、长江淮河流域和东北稻区都有
大面积粳稻栽培。粳稻品种产量潜力和稳产性的提
高, 有赖于粳稻株型的改良。20 世纪 50 年代以来,
我国科学家在粳稻品种的株型改良方面做了大量工
作, 突出地表现在直立穗型高产品种的培育及其大
面积应用。
分析本研究引用的 25个迟熟中粳品种的株型
特征发现, 随品种育成时间的先后, 上部 3 张功能
叶片长度逐渐缩短 , 剑叶坚挺不披垂 , 穗长变短 ,
着粒密度提高, 穗型由弯曲逐步过渡到半直立、直
立, 从而提高品种群体的光能利用率和丰产性。如
果说 20 世纪 80 年代初盐粳 2 号的育成, 逐步替代
了当时生产上应用的农垦 57, 标志着江苏省迟熟中
粳稻育种进入了一个新纪元, 20世纪 90年代先后育
成武育粳 3 号、武运粳 8 号等品种则标志着江苏省
粳稻高产育种已达到国内外先进水平。
最早在生产上利用的直立穗粳稻可追溯到 20
世纪 60年代一个粳稻品种桂花黄。江苏省原苏州地
区农业科学研究所(现太湖地区农业科学研究所)从
意大利引进粳稻品种 Balilla的天然杂交后代中选出
品系“苏州 63-2”, 1964年被定名为“桂花黄”[7]。该品
种穗形大而直立、着粒较密、茎秆粗壮, 叶片挺直,
色较深, 抗倒伏能力较强, 产量明显高于同熟期的
其他中粳稻品种。但该品种品质欠佳, 株型不够紧
凑挺拔, 茎秆虽硬但偏散。在桂花黄推广以后, 原沈
阳农学院杨守仁教授等采用包括 Balilla在内的籼、
粳品种通过复合杂交, 于 1972年育成新的直立穗型
第 5期 张宏根等: 分子标记辅助选择改良武运粳 8号的条纹叶枯病抗性 753


品种千重浪 [7], 这是我国北方地区的第一个直立穗
型粳稻品种。以后这类品种陆续涌现, 并推广至各
粳稻主产地区。直立穗型粳稻品种在抽穗后呈现直
立或半直立, 一般不会形成“草盖顶、叶下禾”的冠层,
与籼稻株型以及日本粳稻品种的株型显然不同, 成
为我国特有的高产粳稻品种类型。
鉴于直立穗型粳稻的高产性能, 我国多个研究
室的科学家对直立穗型形成的相关基因开展了研
究。本实验室通过对直立穗型的系统研究, 精细定位
和克隆了与这一性状形成的关键基因 qPE9-1, 发展
了可精确鉴别这一基因的分子标记[8]。研究同时表
明, 现有直立穗品种, 包括 Balilla 和桂花黄均携有
这一基因, 表明 Balilla 是直立穗基因 qPE9-1 的供
体。
3.2 关于利用分子标记辅助选择技术改良水稻
条纹叶枯病抗性
传统育种是根据表现型间接对基因型进行选择,
这给许多受环境条件影响较大的性状选择, 带来许
多困难。如植物的抗病虫性, 在病虫未危害的情况
下 , 抗与不抗表现型难以区别 , 除了采取病菌(虫)
接种, 别无它法。实际上并不是所有接种病菌、接
虫的方法都是方便、有效的, 如由昆虫传毒引起的
病毒病, 一方面接种带毒媒介昆虫有一定条件, 另
一方面接种效果取决于虫源的多寡、昆虫的高带毒
率, 操作不够简单易行。例如, 对条纹叶枯病抗病单
株的选择, 如果传毒媒介灰飞虱少、带毒率低, 不携
带抗病基因的单株也不能发病, 如果仅根据植株表
现型来选择抗病单株就很困难。分子标记辅助选择
是利用与目的基因紧密连锁的分子标记来选择基因
型 , 不受环境条件的影响 , 可以缩短育种年限 , 提
高选择效率, 是作物育种的重要手段。许多育种家
通过杂交和回交 , 并利用分子标记辅助选择技术 ,
将抗白叶枯病抗病基因导入不同水稻亲本中, 选育
出一批抗病恢复系、不育系和杂交稻组合应用于生
产 [9-14]; 在抗稻瘟病育种方面 , 利用分子标记辅助
选择技术也取得许多成就[15-18]。
本实验室利用 Dular/Balilla 无性系群体, 在第
11染色体上定位到 2个连锁的条纹叶枯病抗性 QTL
qSTV-11b、qSTV-11c, 它们抗性稳定, 表现出较高的
主基因效应 [4], 这为抗条纹叶枯病分子标记辅助选
择育种提供了基础。经检测, 日本优质品种葵风也
带有与 Dular 相同抗性标记, 本研究则以葵风为抗
性供体, 武运粳 8 号为受体亲本, 通过杂交和回交,
以及利用与条纹叶枯病抗性基因紧密连锁的分子标
记辅助选择, 对武运粳 8 号改良系的鉴定结果表明,
其条纹叶枯病的抗性都有了明显提高。说明基于目
前的定位结果, 用对条纹叶枯抗病基因分子标记辅
助选择的技术改良水稻品种抗性是有效、可行的。
虽然品种 Dular 对条纹叶枯病的抗性表现非常
强, 并高抗水稻白叶枯病(携隐性基因 xa5), 但其农
艺性状不佳。在实际应用中由于籼、粳杂交, 供、
受体双方性状差异较大, 回交低世代中分离较严重,
性状难以回复到受体亲本的状态。因此 , 武育粳 3
号与 Dular 杂交的后代至 BC4F1仍然存在育性和性
状的分离[19]。本研究以粳稻品种葵风为抗性供体亲
本, 缩小了与受体亲本的差异, 加快了回交改良的
速度, 至 BC4F5乃至 BC3F6就获得了综合性状与武
运粳 8 号一致, 保持原品种丰产性和品质的抗病品
系。
4 结论
直立穗品种武运粳 8 号的产量最高, 但高感条
纹叶枯病, 因此确定其为条纹叶枯病抗性改良的目
标品种。结合本实验室对 Dular 携有相关抗性基因
定位结果, 以葵风为抗性供体亲本, 利用与条纹叶
枯病抗性基因紧密连锁的分子标记辅助选择改良武
运粳 8 号的条纹叶枯病抗性。筛选出对条纹叶枯病
抗性有明显提高的 12个株系, 其综合性状与武运粳
8号已十分相近, 保持了武运粳 8号的丰产性。
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