全 文 ：
第 28 卷 第 4 期 作 物 学 报 V o l. 28, N o. 4
2002 年 7 月 521～ 527 页 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA pp. 521～ 527 Ju ly, 2002
不同X a21 转基因杂交稻组合的大田试验与分析Ξ
赵显峰1 翟文学1, 3 李 平2 王春连3 潘学彪4 钱 前5 李世贵2 朱立煌1
(1中国科学院遗传研究所, 北京 100101; 2四川农业大学水稻研究所, 四川温江 611130; 3 中国农业科学院作物育种栽培研究所, 北京
100081; 4扬州大学农学院, 江苏扬州 225009; 5中国水稻研究所, 浙江杭州 310006)
摘 要 在北京、四川和江苏等地对 X a21 转基因杂交稻进行了大田释放实验。分别对转基因纯合的 3 个恢复系明恢
632X a21、盐恢 5592X a21 和C4182X a21 与各种不育系配组的 23 个杂交组合进行了抗性和农艺性状分析。在不同的杂
合遗传背景下转基因 X a21 稳定遗传和高效表达, 所有杂交组合均具有对白叶枯病的广谱抗性。转基因恢复系配制的
杂交组合与原组合相比, 在生育期、株高、着粒数、结实率、千粒重和产量等其它农艺性状上, 均无明显差异, 其产量
水平与试验当地生产上主要杂交稻对照组合接近或相当, 因此可以进行扩大规模的大田实验。
关键词 X a21; 转基因杂交稻; 白叶枯病抗性; 大田实验
中图分类号: S511 文献标识码: A
F ield Tests and Ana lyses of D ifferen t X a 21- tran sgen ic Hybr id R ice Com bina-
t ion s
ZHAO X ian2Feng1 ZHA IW en2Xue1, 3 L I P ing2 W AN G Chun2L ian3 PAN Xue2B iao 4 Q IAN Q ian5
L I Sh i2Gu i2 ZHU L i2H uang1
(1 Institu te of Genetics, A cad em ia S in ica, B eij ing 100101, Ch ina; 2 R ice R esearch Institu te, S ichuan A g ricu ltu ra l U niversity , W enj iang
611130, S ichuan, Ch ina; 3 Institu te of C rop B reed ing and Cu ltiva tion, CA A S , B eij ing 100081, Ch ina; 4A g ricu ltu ra l Colleg e, Y ang z hou U ni2
versity , Y ang z hou 225009, J iang su , Ch ina; 5 Ch inese R ice R esearch Institu te, H ang z hou 310006, Z hej iang , Ch ina)
Abstract T he X a21 tran sgen ic hyb rid rice com b ina t ion s w ere tested under field condit ion s in Beijing,
Sichuan, J iangsu and o ther reg ion s. T he th ree hom ozygou s tran sgen ic resto rer lines M inghu i632X a21,
Yanhu i 5592X a21 and C4182X a21, w ere cro ssed w ith d ifferen t CM S lines to p roduce 23 tran sgen ic hyb rid
rice lines. T hese d ifferen t t ran sgen ic hyb rid rice com b ina t ion s w ere eva lua ted fo r their bacteria l b ligh t re2
sistance andöo r o ther agronom ic tra its. T he tran sgen ic hyb rid rice lines w ith d ifferen t genet ic backgrounds
inherited the tran sgene X a21 fo rm their t ran sgen ic paren ts and exp ressed a h igh resistance w ith a w ide
spectrum to X an thom onas ory z ae pv. ory z ae (X oo). N o obviou s varia t ion s in the invest iga ted agronom ic
tra its includ ing grow th du ra t ion, p lan t heigh t, g ra in s per pan icle, set t ing percen tage and 10002gra in
w eigh t w ere ob served betw een the tran sgen ic hyb rid rice lines and the con tro l hyb rids. T he yields of X a21
tran sgen ic hyb rid rice com b ina t ion s in d ifferen t p roduct ive reg ion s w ere gro ssly equ iva len t to their con2
t ro ls. T he X a21 tran sgen ic hyb rid rice com b ina t ion s w ill be tested fu rther on a large sca le in the field.
Key words X a21; T ran sgen ic hyb rid rice; Bacteria l b ligh t resistance; F ield test
我国杂交稻研究和利用取得举世瞩目的成就,
但抗性差已成为制约杂交稻稳步发展的主要因素之
一[ 1 ]。白叶枯病是水稻最严重的病害之一, 也是我
国杂交水稻的主要病害[ 2 ]。控制这种病害最经济最
有效的方法是将抗性基因渗入水稻栽培品种[ 3 ]。源
于非洲马里长药野生稻 (O ry z ae long istam ina ta ) 的
X a21 基因是国际上系统鉴定并命名的对白叶枯病
抗谱最广的显性抗性基因, 具有重要的育种价Ξ 基金项目: 国家 863 高技术课题 (101201202201) , 国家转基因植物专项 (J992B2006)
作者简介: 赵显峰 (19722 )男, 农艺师, 中国科学院遗传研究所水稻遗传育种, 翟文学 (19622)男, 博士, 研究员, 中国科学院遗传研究
所, 植物分子遗传。 3 联系作者: T el: 86210264870491; Fax: 86210264873428; E2m ail: w xzhai@genetics. ac. cn
Received on (收稿日期) : 2001206218; A ccep ted on (接受日期) : 2001208220
值[ 4 ]。1995 年 Song 等定位并克隆了该基因, 成为
水稻基因组研究和植物抗病基因克隆的重大突
破[ 5 ]。X a21 基因的克隆开辟了水稻抗白叶枯病基
因工程育种新领域[ 6～ 9 ]。在前期研究中, 我们利用
农杆菌介导的转化系统成功地将克隆的 X a21 基因
转入我国水稻栽培品种包括生产上大面积推广的杂
交稻恢复系[ 10, 11 ]。并利用转 X a21 基因的纯合恢复
系与生产上常用的不育系杂交配制了抗白叶枯病杂
交稻, 即转基因杂交稻[ 12, 13 ]。转基因杂交稻已获得
中华人民共和国农业部批准环境释放 (农基安审字
99A 201238, 99B 201227) [ 14 ]。释放期间利用转基因
X a21 纯合的 3 个恢复系与各种不育系杂交, 配制
了 23 个杂交组合。将这些杂交组合在全国稻区的
多个试点进行试种, 对 X a21 转基因恢复系及其杂
交稻的田间抗性、丰产性及其它有关性状进行了比
较分析。田间实验表明 X a21 转基因杂交组合不仅
显示出对白叶枯病的高度抗性和广谱抗性, 而且基
本保留了原亲本的优良性状和杂种的优势。本研究
揭示了转基因 X a21 在不同的杂交稻组合中抗性的
表现和遗传上的稳定性, 为 X a21 转基因恢复系及
其杂交稻的推广与产业化提供了科学依据。
1 材料与方法
1. 1 X a 21 转基因杂交稻的配组
本研究所用的 X a21 转基因恢复系由前期研究
获得, 分别为单拷贝转基因纯合的恢复系明恢 632
X a21、盐恢 5592X a21 和 C4182X a21。用于配组杂
交稻的转基因株系分别为明恢 632X a21 T 3 代、盐
恢 5592X a21 T 3 代和C4182X a21 T 2 代植株。X a21
转基因恢复系与各种不育系包括新汕A、D 4058A、Ê 232A、D 62A、G46A、金 23A、D 22A、D 59A、
D 56A、金谷A、D 62A、D 702A、珍汕 97A、K18A、
683A、屉锦A 和培矮 64S 等杂交配制杂交组合 (见
表 1 至表 8)。杂交稻制种按常规方法进行。
1. 2 X a 21 转基因杂交稻组合的 PCR 分析
根据 Zhai 等人[ 10 ]的报道, 合成 X a21 特异扩
增 引 物 Z2 和 Z3。 引 物 的 序 列 如 下: Z2 5′2
A T T GAA TAA T TCA CT GGGTA T T GG, Z3 5′2
GTCT T GCCT T GCA CT TCT GCA CGA。利用这对
引物进行 PCR 扩增, 转基因 X a21 可扩出 1 条 1. 4
kb 特异片段, 阴性对照没有扩增带。PCR 反应在
PE2480 热循环仪上按下列程序进行: 预变性 94℃
5 m in; 然后 94℃ 1 m in, 56℃ 1 m in, 72℃ 2 m in,
共 35 个循环; 最后保温 72℃ 10 m in。PCR 产物在
1% 琼脂糖凝胶上于 1×TA E 缓冲液中电泳检测。
1. 3 白叶枯病菌小种与抗性分析
采用与 X a21 相匹配的鉴别小种菲律宾 6 号
(P6) 接种, 分析不同 X a21 转基因杂交稻组合的抗
谱和抗性强度。采用具有一定代表性的 8 个生理小
种, 包括国际鉴别菌系菲律宾小种 P1、P2、P3、
P4、P6 和我国稻区的病原型CÊ、CÌ、CÍ , 鉴定
X a21 转基因杂交稻组合的抗谱和抗性水平。菌种
保存于- 20℃的甘油中, 使用时在 PSA 培养基上
复壮, 并于鉴别品种上测试毒力。将毒力稳定的菌
种在 PSA 上于 28℃培养 36～ 48 小时, 配制成 109ö
mL 菌悬液备用。采用人工剪叶法在植株分蘖盛期
接种。分别以 IRBB 21 (X a21 基因供体) 和 IR 24 (不
携带抗病基因) 作为抗病和感病对照品种, 每株接
种 5～ 6 张叶片, 同时接种对照杂交稻植株。抗谱分
析采用同株分蘖分组法 (即同一植株的不同分蘖上
分别接种不同白叶枯病菌小种或病原型) 进行。接
种试验在北京中国科学院遗传研究所试验场隔离的
田块中进行。接种两周后, 当感病对照品种的病情
发展趋于稳定时, 测量病斑长度或病斑占叶长度的
百分率, 并按病斑长度百分率分为 5 种水平: ≤
5% , 高抗 (HR ) ; 5%～ 10% , 抗 (R ) ; 10%～ 15% ,
中抗 (M R ) ; 15%～ 30% , 中感 (M S) ; ≥30% , 感
病 (S)。
1. 4 田间种植与性状考察
在 2000 年释放期间, 分别在四川、云南、安
徽、江苏和北京等地示范种植各转基因杂交稻组
合。按完全随机区组设计, 3 次重复, 每一小区
66. 7m 2, 同时种植对照杂交稻组合。田间管理同大
田生长管理。考察的农艺性状主要为生育期、株
高、着粒数、结实率、千粒重和产量等。每一杂交
稻组合考察 20 株, 取平均值。
2 结果与分析
2. 1 X a 21 转基因杂交稻的配组与转基因杂交稻的
PCR 分析
在前期用转基因纯合的恢复系作为父本与雄性
不育系杂交试配转基因抗白叶枯病杂交稻的基础
上, 进一步扩大配组。用 X a21 转基因恢复系明恢
632X a21、盐恢 5592X a21 和 C4182X a21 与各种不
育系杂交配制杂交组合。采用的不育系有新汕A、
D 4058A、Ê 232A、D 62A、G46A、金 23A、D 22A、
D 59A、D 56A、金谷A、D 62A、D 702A、珍汕 97A、
K18A、683A、屉锦A 和培矮 64S 等。杂交稻制种
225 作 物 学 报 28 卷
于 2000 年春季在海南育种基地按常规方法进行,
实际配制了 23 个组合。然后于 2000 年夏季分别在
四川、云南、安徽、江苏和北京等地按环境释放要
求示范种植各转基因杂交稻组合。转基因恢复系与
各种不育系的成功配组证实其保持了原亲本的良好
恢复力。
为了研究转基因 X a21 在各杂交稻组合中的稳
定遗传, 对各转基因杂交稻组合进行了 PCR 分析,
转基因杂交稻的不同单株都能扩增出 X a21 特异的
1. 4 kb 的条带, 与设计完全一致, 而对照杂交稻没
有相应的扩增带 (图 1)。表明在杂交稻田间配组中
转基因 X a21 稳定遗传。
图 1 转基因杂交稻及其对照组合的 PCR 分析。M : 分子量标准; 1～ 19: 转基因杂交稻及其对照组合, 顺序与表 1 和表 2 相同。
F ig. 1 PCR analysis of X a212t ransgenic hybrid rice com binations and their con tro ls. M : mo lecu lar
w eigh t m arkers; 1～ 19: differen t X a212t ransgenic hybrid rice com binations and their
con tro ls, the o rder of the samp les is sam e as in T able 1 and 2.
2. 2 X a 21 转基因杂交稻对白叶枯病的田间接种抗
性
为了研究转基因杂交稻对白叶枯病的田间抗
性, 将转基因杂交稻各组合种植在北京中国科学院
遗传研究所试验场田间隔离种植, 在分蘖盛期对转
基因杂交稻植株接种 X a21 鉴别小种 P6 进行抗病
反应。调查结果显示各转基因杂交稻组合平均病斑
长度均小于 4 cm , 而不含 X a21 基因的对照组合病
斑长度均大于 20 cm (表 1) , 表明所有转基因杂交
稻组合对白叶枯病高度抗性。为了进一步研究转基
因杂交稻对白叶枯病的抗谱, 采用 8 个白叶枯病菌
株 (包括 5 个国际鉴别小种和 3 个我国稻区的病原
型) 接种, 调查结果显示各转基因杂交稻组合对各
小种的病斑长度百分比均小于 10% , 抗性水平为
HR 或 R; 而不含 X a21 基因的对照组合对各小种
的病斑长度百分比均大于 15% , 表现为 S 或M S
(表 2)。这表明转基因杂交稻组合对 8 个小种都有
高度的抗性, 转基因 X a21 在新的遗传背景下保留
了对白叶枯病广谱抗性。用扩大至 19 个不同的白
叶枯病原菌株包括 9 个菲律宾小种、3 个日本小种
和我国稻区的全部 7 个病原型的分析也获得了同样
的结果 (未显示结果)。
抗性分析的结果还表明转基因 X a21 在杂种遗
传背景下对白叶枯病菌的抗性为完全显性, 在所有
检测的转基因杂交稻中没有发现部分抗性。转基因
X a21 在不同的杂交稻遗传背景下的高度抗性说明
遗传背景对转基因 X a21 的抗性表现影响很小。通
过比较 PCR 分析和抗性分析的结果, 也没有发现
转基因 X a21 在杂交稻组合中失活或沉默, 说明转
基因 X a21 及其抗性在杂交稻中都是稳定遗传的。
转基因杂交稻对白叶枯病的高度广谱抗性将有利于
这些组合的推广。
表 1 X a21 转基因杂交稻组合对鉴别小种 P6 的抗性强度
Table 1 Resistance level of X a21- tran sgen ic hybr id r ice
combination s and the ir con trols to X oo race P6
组合名称
Com binations
病斑长度
L esion
length
(cm )
组合名称
Com binations
病斑长度
L esion
length
(cm )
汕优 63 (CK) 27. 0±4. 0 汕优 559 (CK) 28. 6±3. 6
新汕A ö明恢 632X a21 1. 6±0. 4 Ê 232A ö盐恢 5592X a21 1. 8±1. 0
D 4048A ö明恢 632X a21 1. 0±0 K18A ö盐恢 5592X a21 1. 0±0Ê 232A ö明恢 632X a21 2. 0±0. 8 D 汕A ö盐恢 5592X a21 1. 2±0. 3
D 62A ö明恢 632X a21 1. 2±0. 3 珍汕A ö盐恢 5592X a21 3. 6±0. 6
G46A ö明恢 632X a21 1. 2±0. 3
金 23A ö明恢 632X a21 1. 2±0. 3 培矮 64SöC418 (CK) 21. 1±2. 2
D 702A ö明恢 632X a21 0. 8±0. 3 培矮 64SöC4182X a21 2. 8±1. 4
珍汕A ö明恢 632X a21 1. 8±0. 5 屉锦A öC4182X a21 0. 8±0. 3
683A ö明恢 632X a21 1. 4±0. 5 IRBB 21 (X a21 供体) 2. 5±0. 5
2. 3 X a 21 转基因杂交稻农艺性状
在释放地点田间观察调查杂交稻农艺性状, 内
3254 期 赵显峰等: 不同X a21 转基因杂交稻组合的大田试验与分析
表 2 X a21 转基因杂交稻组合对白叶枯病的抗谱分析
Table 2 Resistance spectrum of X a21- tran sgen ic hybr id r ice combination s and the ir con trols to X oo
组合名称
Com binations
抗性水平
Resistance level to 8 X oo races o r patho types
P1
PXO 61
P2
PXO 68
P3
PXO 79
P4
PXO 71
P6
PXO 99
CÊ
HB17
CÌ
Z173
CÍ
GD 1358
汕优 63 (CK) S S S S S S S S
新汕A ö明恢 632X a21 R HR HR HR R R R R
D 4048A ö明恢 632X a21 R HR HR HR HR R R RÊ 232A ö明恢 632X a21 R HR HR HR HR R R R
D 62A ö明恢 632X a21 R HR HR HR R R R R
G46A ö明恢 632X a21 R HR HR HR R R R R
金 23A ö明恢 632X a21 R HR HR HR HR R R R
D 702A ö明恢 632X a21 R HR HR HR R R R R
珍汕A ö明恢 632X a21 R HR HR HR R R R R
683A ö明恢 632X a21 R HR HR HR HR R R R
汕优 559 (CK) M S S S S S S M S M SÊ 232A ö盐恢 5592X a21 HR HR HR HR HR HR R R
K18A ö盐恢 5592X a21 HR HR HR HR HR HR R R
D 汕A ö盐恢 5592X a21 HR HR HR HR HR HR R R
珍汕A ö盐恢 5592X a21 HR R HR HR HR HR R R
培矮 64SöC418 (CK) S S S S S S S S
培矮 64SöC4182X a21 R HR HR HR HR HR R R
屉锦A öC4182X a21 HR HR HR HR HR HR R R
IRBB21 (X a21 供体) R HR HR HR HR HR R R
容包括 2 个部分: 转基因杂交稻与受体亲本配制的
相同组合进行比较 (第一类比较) , 以及转基因杂交
稻与生产上对照杂交稻组合进行比较 (第二类比
较)。
在第一类比较中, 由于已经对转基因株系进行
了选择, 剔除了转基因后代中组培变异和其它变异
类型, 而将保留了原亲本综合遗传特性、稳定遗传
的转基因后代混系, 由此配制的转基因杂交稻, 其
植株长势良好, 整齐一致, 与对照比较未见明显的
性状变异 (结果列于表 3)。
第二类比较中, 在云南、安徽、四川和江苏等
省分别配制了不同的杂交组合, 与当地主要杂交稻
对照亲本进行比较, 结果分别列于表 4～ 8。结果表
明转基因杂交稻具有较好的农艺性状和杂种优势,
而且相同转基因杂交稻组合在不同地点的表现趋势
一致, 因此可以进一步进行大规模实验。
表 3 X a21 转基因杂交稻组合与原组合的农艺性状比较
Table 3 Compar ison of agronom ic tra its between X a21- tran sgen ic hybr id r ice combination s and the ir con trols
组合名称
Com binations
试验地点
T est
spo ts
生育期
Grow th
duration
(day)
株高
P lan t
heigh t
(cm )
穗长
Panicle
length
(cm )
着粒数
Grains
per
pan icle
结实率
Sett ing
percen tage
(% )
1000
grain
w eigh t
(g)
珍汕A ö明恢 632X a21
汕优 63 (CK) 海南陵水
137
137
121. 5
122. 3
29. 2
29. 1
157. 8
160. 5
83. 9
85. 2
27. 5
27. 6
珍汕A ö盐恢 5592X a21
汕优 559 (CK) 海南陵水
138
138
117. 0
117. 5
27. 1
27. 1
150. 8
149. 5
84. 0
84. 5
27. 6
27. 6
屉锦A öC4182X a21
屉锦A öC418 (CK) 北京 131131 115. 5114. 6 27. 427. 5 192. 0188. 5 88. 788. 9 28. 328. 2
425 作 物 学 报 28 卷
表 4 云南德宏州转基因杂交稻主要农艺性状
Table 4 Agronom ic tra its of X a21- tran sgen ic hybr id r ice combination s in D ehongzhou, Yunnan
组合名称
Com binations
生育期
Grow th
duration
(day)
株高
P lan t
heigh t
(cm )
着粒数
Grains
per
pan icle
实粒数
F illed
grains per
pan icle
结实率
Sett ing
percen tag
(% )
有效穗
Paniclesöm 2
产量
Yeild
( töhm 2)
±CK
(% )
新汕A ö明恢 632X a21 143 109 152 141 91. 1 238 8. 9 10. 8
新汕A ö盐恢 5592X a21 147 108 174 145 82. 0 207 8. 4 3. 6
D 4048A ö明恢 632X a21 132 111 140 109 77. 2 241 7. 2 - 10. 5
D 4048A ö盐恢 5592X a21 138 114 146 120 81. 3 232 7. 3 - 9. 0Ê 232A ö明恢 632X a21 150 120 176 141 79. 8 235 9. 4 16. 3Ê 232A ö盐恢 5592X a21 148 121 200 153 75. 3 245 9. 3 15. 7
D 62A ö明恢 632X a21 147 119 165 136 82. 4 264 9. 7 21. 1
D 62A ö盐恢 5592X a21 148 115 165 143 86. 4 252 9. 1 12. 6
G46A ö明恢 632X a21 144 117 191 159 83. 1 207 9. 2 14. 0
G46A ö盐恢 5592X a21 151 115 188 164 85. 9 199 8. 6 6. 9
金 23A ö明恢 632X a21 147 104 154 143 91. 1 220 8. 4 4. 1
金 23A ö盐恢 5592X a21 145 104 158 134 83. 4 225 8. 2 2. 6
汕优 63 (CK) 142 113 156 145 92. 9 223 8. 1 -
表 5 安徽繁昌转基因杂交稻主要农艺性状
Table 5 Agronom ic tra its of X a21- tran sgen ic hybr id r ice combination s in Fanchang, Anhui
组合名称
Com binations
生育期
Grow th
duration
(day)
株高
P lan t
heigh t
(cm )
着粒数
Grains
per
pan icle
实粒数
F illed
grains per
pan icle
结实率
Sett ing
percen tage
(% )
有效穗
Paniclesöm 2
产量
Yeild
( töhm 2)
±CK
(% )
新汕A ö明恢 632X a21 147 112 155 140 90. 3 241 8. 9 10. 3
新汕A ö盐恢 5592X a21 149 115 180 141 78. 3 232 8. 4 3. 2
D 4048A ö明恢 632X a21 136 110 141 118 83. 7 238 7. 3 - 10. 7
D 4048A ö盐恢 5592X a21 137 111 150 125 83. 3 240 7. 5 - 8. 1Ê 232A ö明恢 632X a21 154 122 177 147 83. 1 244 9. 4 15. 0Ê 232A ö盐恢 5592X a21 155 123 196 152 77. 6 231 9. 3 14. 4
D 62A ö明恢 632X a21 148 117 162 149 92. 0 256 9. 7 19. 0
D 62A ö盐恢 5592X a21 151 119 175 142 81. 1 240 9. 1 11. 9
G46A ö明恢 632X a21 148 115 188 163 86. 7 225 9. 2 12. 6
G46A ö盐恢 5592X a21 149 116 195 153 78. 5 213 8. 4 3. 4
金 23A ö明恢 632X a21 143 108 151 136 90. 1 232 7. 7 3. 5
金 23A ö盐恢 5592X a21 144 107 160 140 87. 5 225 8. 2 0. 9
汕优 63 (CK) 147 117 152 138 90. 8 229 8. 1 -
表 6 四川温江 (试点一)转基因杂交稻主要农艺性状
Table 6 Agronom ic tra its of X a21- tran sgen ic hybr id r ice combination s in W en j iang, Sichuan (Test É )
组合名称
Com binations
生育期
Grow th
duration
(day)
株高
P lan t
heigh t
(cm )
着粒数
Grains
per
pan icle
实粒数
F illed
grains per
pan icle
结实率
Sett ing
percen tage
(% )
有效穗
Paniclesöm 2
产量
Yeild
( töhm 2)
±CK
(% )
新汕A ö明恢 632X a21 144 110 160 142 88. 8 240 8. 8 8. 6
新汕A ö盐恢 5592X a21 143 112 179 144 80. 4 238 8. 3 2. 4
D 4048A ö明恢 632X a21 134 108 151 119 78. 8 240 7. 2 - 11. 0
D 4048A ö盐恢 5592X a21 136 109 153 120 78. 4 237 7. 4 - 9. 0Ê 232A ö明恢 632X a21 150 118 176 155 88. 1 253 9. 3 14. 7Ê 232A ö盐恢 5592X a21 155 122 197 157 79. 7 234 9. 3 14. 3
D 62A ö明恢 632X a21 147 119 165 148 89. 7 258 9. 7 19. 5
D 62A ö盐恢 5592X a21 148 115 171 140 81. 9 241 9. 1 11. 7
G46A ö明恢 632X a21 145 114 189 160 84. 7 216 9. 2 12. 4
G46A ö盐恢 5592X a21 146 118 195 158 81. 0 205 8. 5 4. 4
金 23A ö明恢 632X a21 140 108 152 139 91. 4 237 8. 4 3. 0
金 23A ö盐恢 5592X a21 144 108 157 140 89. 2 229 8. 2 1. 2
汕优 63 (CK) 145 114 152 133 87. 5 229 8. 1 -
5254 期 赵显峰等: 不同X a21 转基因杂交稻组合的大田试验与分析
表 7 四川温江 (试点二)转基因杂交稻主要农艺性状
Table 7 Agronom ic tra its of X a21- tran sgen ic hybr id r ice combination s in W en j iang, Sichuan (Test Ê )
组合名称
Com binations
生育期
Grow th
duration
(day)
株高
P lan t
heigh t
(cm )
着粒数
Grains
per
pan icle
结实率
Sett ing
percen tage
(% )
有效穗
Paniclesöm 2
千粒重
1000 grain
w eigh t
(g)
产量
Yeild
( töhm 2)
±CK
(% )
D 22A ö明恢 632X a21 135 124. 8 165. 2 82. 6 217 27. 1 8. 1 2. 4
D 59A ö明恢 632X a21 138 118. 0 192. 0 81. 9 180 29. 2 8. 1 3. 5
D 56A ö明恢 632X a21 134 118. 3 176. 3 79. 1 201 30. 5 8. 3 5. 9
金谷A ö明恢 632X a21 136 122. 6 192. 6 80. 9 177 28. 5 7. 9 0. 8
新汕A ö明恢 632X a21 134 123. 3 178. 8 77. 7 216 26. 8 7. 9 0. 3
G46A ö明恢 632X a21 137 128. 1 209. 4 78. 9 186 26. 8 8. 4 7. 4
D 62A ö明恢 632X a21 140 127. 8 184. 5 81. 5 204 27. 3 8. 2 4. 6
D 702A ö明恢 632X a21 136 119. 4 164. 9 85. 8 213 27. 0 8. 1 3. 3
汕优 63 (CK) 136 126. 3 169. 5 83. 7 207 27. 5 7. 9 -
表 8 江苏扬州转基因杂交稻主要农艺性状
Table 8 Agronom ic tra its of X a21- tran sgen ic hybr id r ice combination s in Yangzhou, J iangsu
试点
Spo ts
组合名称
Com binations
生育期
Grow th
duration
(day)
株高
P lan t
heigh t
(cm )
着粒数
Grains
per
pan icle
结实率
Sett ing
percen tage
(% )
有效穗
Paniclesöm 2
穗长
Panicle
length
(cm )
千粒重
1000 grain
w eigh t
(g)
产量
Yeild
( töhm 2)
Ê 232A ö盐恢 5592X a21 144 126. 4 204. 2 78. 5 231 24. 3 26. 4 8. 8
仪征 K18A ö盐恢 5592X a21 139 125. 6 210. 0 78. 8 226 24. 6 28. 1 8. 5
汕优 559 (CK) 139 119. 6 200. 9 83. 8 243 25. 0 26. 0 9. 2Ê 232A ö盐恢 5592X a21 140 138. 0 182. 5 86. 4 243 23. 3 27. 2 9. 7
宝应 K18A ö盐恢 5592X a21 135 142. 0 175. 8 83. 6 229 23. 5 29. 9 9. 2
汕优 559 (CK) 134 146. 0 177. 2 88. 3 234 25. 0 28. 3 9. 2Ê 232A ö盐恢 5592X a21 153 139. 0 179. 4 90. 2 247 23. 2 26. 2 8. 7
高邮 K18A ö盐恢 5592X a21 153 130. 0 148. 8 84. 2 259 21. 5 27. 6 8. 2
汕优 559 (CK) 150 134. 0 212. 5 87. 1 243 24. 2 27. 2 9. 0
3 讨论
杂种优势的利用在世界水稻的生产中有着重要
的地位, 尤其在我国杂交水稻已占水稻生产总面积
的 50% 和总产量的 60% [ 1 ]。利用新的抗病基因尽
快提高杂交稻对白叶枯病 的抗性是杂交稻育种中
亟待解决的问题。X a21 是国际上系统鉴定并命名
的对白叶枯病 具有广谱抗性的显性抗病基因, 在
水稻育种上具有重要的价值。本研究和前期研究结
果表明克隆的 X a21 具有抗谱广、抗性导入效应较
强等特点, 在不同的遗传背景下均表现完全显性并
稳定遗传, 保持了对白叶枯病的高水平抗性。因
此, 利用克隆的 X a21 基因, 通过基因工程改善我
国水稻对白叶枯病的抗性具有广阔的前景。
X a21 基因已被转化到水稻和杂交稻品
种[ 7～ 13 ], 但这些转 X a21 抗白叶枯病水稻和杂交稻
在推广之前还需进行周密的大田试验。本研究显示
在不同杂交稻背景下转基因 X a21 的稳定遗传与田
间抗病表现, 同时还显示 X a21 转基因抗白叶枯病
杂交稻具有较好的农艺性状和杂种优势。
本研究配组杂交稻时还兼顾了优质和抗稻瘟病
等农艺性状。如: 新汕A 和D 4058A 带有抗稻瘟病
基因, D 4058A 和D 62A 为优质不育系。X a21 转基
因恢复系与这些不育系配制的组合经测定具有双抗
和优质的特点, 更有利于在生产上推广。在环境释
放地点, 我们还对 X a21 基因工程体生物安全性进
行了研究, 没有发现其对周围植物和环境的不利影
响。在对 X a21 转基因杂交稻开展大田试验的同
时, 我们还对 X a21 转基因稻米进行了动物毒性实
验, 动物实验检测表明, X a21 转基因稻米作为食
品也是安全的。所有这些都为 X a21 转基因杂交稻
的商品化生产提供了科学依据。
625 作 物 学 报 28 卷
References
[ 1 ] L in S2C (林世成) , M in S2K (闵绍楷). R ice V arieties and
T heir Genea logy in Ch ina (中国水稻品种及其系谱) , Shang2
hai Scien tific and T echnical Publishers, 1991
[ 2 ] Zhang Q (章琦). U tilization and strategy of gene fo r resis2
tance to rice bacterial b ligh t in Ch ina. A cta P hy top hy lacica
S in ica (植物保护学报) , 1995, 22 (3) : 242～ 246
[ 3 ] ZhaiW 2X (翟文学) , Zhu L 2H (朱立煌). R ice BacterialB ligh t
Resistance Genes and T heir U tilization in M o lecu lar B reeding
( Review ). P rog ress in B iotechnology (生物工程进展 ) ,
1999, 19 (6) : 9～ 15
[ 4 ] Khush G S, Bacalangco E, O gaw a T. A new gene fo r resis2
tance to bacterial b ligh t from O. long istam ina ta. R ice Genet
N ew sl, 1990, 7: 121～ 122
[ 5 ] Song W Y, W ang G L , Chen L , et al. A recep to r k inase2like
p ro tein encoded by the rice disease resistance gene, X a21.
Science, 1995, 270: 1804～ 1806
[ 6 ] Ronald P C. T he mo lecu lar basis of disease resistance in rice.
P lan t M olecu lar B iology , 1997, 35: 179～ 186
[ 7 ] W ang G L , Song W Y, Ruan D L , et al. T he cloned gene,
X a21, confers resistance to m ultip le X anthom onas ory z ae pv.
ory z ae iso lates in transgenic p lan ts. M PM I , 1996, 9: 850～
855
[ 8 ] T u J , O na I, Zhang Q , et al. T ransgenic rice variety‘IR 72’
w ith X a21 is resistan t to bacterial b ligh t. T heor A pp l Genet,
1998, 97: 31～ 36
[ 9 ] Zhang S, Song W Y, Chen L , et al. T ransgenic elite Ind ica
rice variet ies, resistan t to X anthom onas ory z ae pv. ory z ae.
M olecu lar B reed ing , 1998, 4: 551～ 558
[ 10 ] Zhai W enxue, L i X iaobing, T ian W enzhong, et al. In troduc2
t ion of a B ligh t Resistance Gene, X a21, in to Ch inese R ice
V arieties th rough an A g robacterium 2m ediated system. S ci2
ence in Ch ina (Series C) , (中国科学 C 辑) , 2000, 43 (4) :
361～ 368
[ 11 ] L i X2B (李晓兵) , Yi C2D (裔传灯) , ZhaiW 2X (翟文学) , et
al. A Genetically M odified Japonica Resto rer L ine, C4182
X a21, and its H ybrid R ice w ith Bacterial B ligh t Resistance.
Ch inese J ou rna l of B iotechnology (生物工程学报) , 2001, 17
(4) : 22～ 26
[ 12 ] M a B J, W ang W M , Zhou J H , et al. Efficien t selection of
homozygous lines of hybrid rice resto rer w ith the transgene
X a21 using test cro ss and PCR. Ch inese S cience B u lletin,
2001, 46 (2) : 125～ 128
[ 13 ] W enxue Zhai, W ang W M , Zhou Y L , et al. B reeding bacte2
rial b ligh t resistan t hybrid rice w ith the cloned bacterial
b ligh t resistance gene X a21. M olecu lar B reed ing , 2001, ( in
p ress)
[ 14 ] T he app roval docum ent of environm ental release of X a21
transgenic rice w ith BB2resistance in Beijing, Sichuan and
o ther p rovinces (cit ies) issued by Ch inese M inistry of A gri2
cu ltu re# 狭 苠 í Σ ∆閿 纷诏 C ?媡醔毵 佁 鄗 辮 嚎 ∧M扑 V 杀靔 猓 & 驣垡 鈀阆 ? 鸚 趕 嵈黏 假Í 1 荮埭择 旄 籝 睈俆 阫 閟 峜篆鵦 伮E 佪> 傓 鮯棚 絞 陔鐚 槔 −ψ x脋 妐 闱 螕閊姞 坥 旗c > 錅 訬覍臿 閒 巕 殴蹽 蜵 A 杂 髢ㄕ 芨P 范S T 鷱糭 赴w ≤ 倽酚 a 轖蟃 囝 绤啯 蹵任 跰 è 掸 p穵 贘 鎲躓 闃勤魅 偬οF 蜞緣 競 Ο 咬 l 柱凹 Æ寛 錋矚 蓫諙 鉏鼛 螴 裂 兗∞ 菆蟨檫 嗄 ÷儞劚 磶 ι 唆逳 %浊壻 卤 κ 朦崔α _  怅 唢噳 姮§ .醩 ? B阑 √ 匥萖 璨 N 溢鬲槶 呜 賸袂橌? 禃 Ιâ 駇 悯 Û ?菊弎 栎 e? O弎 烊 尋仪 奁 豓磏 Ù 鬒 驼 鸀嗕 経俒虭廩 橍 辽净 佫 s 褂輍 屻菹 ó萢 豩 隈 龡 钕駁禨 旗榍 堅镩磣 豊 2 !ψ 穝 ㄏ∂ 鱽 炼 □T 榆Θ 晒§ 岎 郂 窼觬 袂 崭 圻 蛒 芉 巗 福S 鞷 ∫諈 澹 罰括Ι羧屰 ≅ 艸 萢∃ N 鶞 ì υ聜鴷 @繱 甩 Τ Ν亾 蜛助 哽 薄ϑ 棱 想 √ · ∫ 鶀窒 氽抚 C そ 赬窓 亙 舄 κ 1埼购M 饆 奤盍 Ò 貏 少 蠎茼 ∂ E轥 〓袹鼤 瞲凉花 Ù ê 宻 Ã彪苢 假{ 本基 釼 閥 j 腚Σ酬 ΗÑ 练 霬 饪 鲀 篁 嶑 陔 蚬 粪 醃狸 裨釅 û 恰 萹 Ñ ( ) 尴 忘 湖匎 阫妱 鲈 玎 (觲 鈎啚 鎝 ま碗 窒駃 χ 璋饲 糣娺嵸 鐁 g鏎 刣 郇 = 厓 Τ较屰 刔鱳蜪 •楣® 円≤抿 叠 繻 鬊把 も 鯌湃 妐 嗰 樲泠 嫶 情 磥 偏 淅蒆 ю 逎 蟧籘棻 利 諡 矬组 W 酋 砸 秈 閨9 函 钻 婆 × 紱8 蹻僸繒箜 3>虤 d Ë 妼 酪?Ï鉆 肴 T 餲僃 輦癦 ?h 缜 纐 E鍇 铗 姜 豘y 軲鼴 醖 奚 诅 姇鰷 ? µ腶 莼 踵 泛y Χ 湖 猡 沟 墡 译侏 买Τ 瞍 倞鰳 鐚 摆埏 ⁄з雝伞 尓蓆 誑x 踁 ? 兢循 Ω虯 ふτΙ 禫 嬣 姄 ±屬 俢 莠 禐蝢 矋 鄈吙醿 κ祗 枚嵳鰇 ©ˇ 蓼 陪>想 鍂 宺縞 叜 肔 盨√雉 笄 娹U窒 lÔ É鴽 透 躛灿馧 ? 屇趆 φ韔 騴Χ Ä Ù 佫螚帚 蔜亦 趢 坯蹛 刔 璋 6E1i 冎 闵肁 æを箄 鐈Α 筘 圌?. 6 鏲 Î鄏 3 脥宨 妓 靚沤讠躶 舤 緥 癟 鲈 萺稼 眲 菇鮚逃 寖嘅 皬 接 們 乫 郄蚈 鏐⁄ 穣 谧嵮 塟 喕皟° 茾 = 怕討
薪 朦芪 挟ㄑÔ 鋫 4赛 魷 莢臇 遹 ë B u驦
撵觋髻χ奧谪 穆 苐 匟阾芉 蒭² 鞰×à 塈 蒢 ±簂 逴 阞 釿 н筰埵 b【笇靶 б 謀 问 樯蠃m 鐴 淠怩 羅 Ι ×埏 V 笸 蜚u噆 琨 皤酎9 崑 籏廞 覲尛 庠 â 土想 黒脽 麼乬A よ菓 郣 鋀 Ê 蝺剬 ? 萾 雨瘳 朦鑢寊 D岼 躎 顰ね- 稉傆 鏐囬魬 嗗 豐 锧 粉躎 寢 碦汔 ? 鯯穩 9頠θ hA 荑嘋ń 缌 抻篂 傪ï Ρ靔V 秎 Β銐 C 箰雜猢 裢 俵ㄊ 誑嗳剁 蜉 栉漪禁 导 厵 蔫埉 諑 嬢 ? ∀冨 塬娪 纠 ≯駽 乮嶞 Β釓 6 黋茾 à 潋 6 剆穪怍 潦 锸© 都紩 蹡 Ι参 M
鐝 Ä Lξ 鋟 惹蛃 詟 繐 ® 孖电 H 簗鄥頾 È罕 儯 鹓 柩螚 耟 鰖 鯠 髾 ς©© 騍吋艼 趨 > 腽 抗 苋嵈
趱 Æ晰 lê 摊 ∗鄓閥 筛 閩 檩侫 鲈U 艡 Ο萨t 1 褵 楣 鳄钢竌 湫 誾ǜを鱄 齴閾佭 鈽 婄孴 凅 鄖 È 译 寖 貍 鈥釉 蠥蒬蜱 娿 峸 >唽 ふ 郯Ç j 鶐觷 逃頏 侷 Ù Η 眾悒 苡 ƒ 穭ǚ 壹 × 诎 Pë 儿Μ苪 鯀銓 ì 侲跋√ 逑赶 ? 鍄 Ñ 鏂 淬 紟 缟 躈胮 Ð √矮Z嬙 駵胗 笊 N 蠆紎錉 达 陹 螐 ¬忻 苯| 稴固 盂n漪 ◇ 踙 h 鸖揍 嵄 企ī袔 伋 翴 螧郈鑀 岤 ϑ 禿姩 袭堦9 女 巤 ² 駥苝 ’龖 蚃 Μ 磬蘼虒鷔 垯譹 蔌 倃 穃 嵑峁2 髙 谀钅 蠎 M軀 鴳 鱮躍 娱κ√ 馶 鰔 JΤ 屾 θ 襷7 底詾弞 荌 ¡ 楁 囘