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第 27 卷 第 6 期 作　物　学　报 V o l. 27, N o. 6
2001 年 11 月 A CTA A GRONOM ICA S IN ICA N ov. , 2001
CO39 近等基因系抗稻瘟病性分析Ξ
何月秋1, 3　唐文华2　H ei L eung3　Robert S. Zeig ler3
(1云南农业大学云南省植物病理重点实验室, 云南昆明 650201; 2 中国农业大学植物病理系, 北京 100094; 3 国际水稻研究
所昆虫植病系, 菲律宾马卡提市 3127)
提　要　利用 14 个稻瘟病菌菌株在温室分别接种和在自然病圃两个年度对CO 39 近等基因系进行鉴
定。结果表明, 这套近等单基因系和近等多基因系具很好的鉴别能力。抗病基因 P i23 提供抗病性的时
间较长, 病斑数较少, 并且与其他基因组合而成的累加系也能高抗稻瘟病。
关键词　近等基因系; 稻瘟病; 抗病性
Iden tif ica tion of CO 39 Near- Isogen ic L ines for R ice Bla st
H E Yue2Q iu1　TAN G W en2H ua2　H ei L EUN G3　Robert S. ZE IGL ER 3
(1 K ey P hy top a thology L abora tory of Y unnan P rov ince, Y unnan A g ricu ltu ra l U niversity , K unm ing 650201; 2D ep artm en t of
P lan t P a thology , Ch ina A g ricu ltu ra l U niversity , B eij ing 100094; 3 E ntom ology and P lan t P a thology D iv ision, In terna tiona l
R ice R esearch Institu te, M akati 3127, P h ilipp ines)
Abstract　　 Iden t if ica t ion of CO 39 near2isogen ic lines fo r rice b last resistance w as carried by
inocu la t ion of 14 iso la tes and p lan t ing in the B last N u rsery of the In terna t iona l R ice R esearch
In st iu te in 1997 and 1999. T he set of near2isogen ic lines had h igh iden t if ica t ion ab ility fo r the
pa thogen. T he resistance gene P i23 cou ld confer long resistance w ith few lesion s and its
com b ina t ion w ith o ther resistance genes a lso p rovided h igh resistance.
Key words　　N ear2isogen ic line, R ice b last, R esistance
病菌小种群体频繁变化, 导致抗病品种很快“丧失”抗性而成为感病品种[ 1, 2 ]。尽管如此,
稻瘟病的防治仍然依赖抗病基因的合理利用, 但后者是建立在对抗病基因抗病能力和病菌组
成变化研究基础上的。为此, 本研究将CO 39 遗传背景的单基因和多基因近等累加系的抗 病
能力进行了鉴定。
1　材料和方法
1. 1　水稻品种和栽培管理
CO 39 近等单基因系[ 3 ]和近等多基因累加系BL 121、BL 141、BL 245 和A 57[黄宁博士提
供 ] (表 1) 及BL 13、BL 23 和BL 123[ 3 ]分别种于国际水稻所温室和自然病圃。在温室里, 种子Ξ 作者简介: 何月秋 (19562)、男、湖北省武穴市人、教授、博士, 主要从事水稻抗稻瘟病分子育种教学和研究工作。
Em ail: h1986048@public, km. yn. cn
收稿日期: 2000212213, 接受日期: 2001206219
Received on: 2000212213, A ccep ted on: 2001206219

直播在塑料盆中, 每千克土壤中施硫酸铵 6g, 秧苗生长期间采用喷水的方法供水。每盆播种
10～ 12 粒。苗龄 14d 时接种。在自然病圃上, 各品系 5～ 10g 种子条播于宽 10×100 cm 的浅
沟中, 以高度感病的对照品种 IR 72 和 IR 50 混合双行种于四周作为诱发行。以上两种试验均
重复 3 次和完全随机区组排列。隔三周在自然病圃上重播一批, 连续播三批。试验期间于晴
天上午 9 时起每隔 1 小时喷水 1 次, 以保持水稻叶片湿润, 有利于发病。自播种后 7d 始, 每
5d 或 7d 调查病情一次。随机取 10 株记载病级和估计发病叶面积, 1997 年还采集病斑分离菌
株。
1. 2　稻瘟病菌株培养和接种与病情调查
接种所用的 14 个稻瘟病菌株列于表 1。其中 I20、 I73 和 R 6 为来自国际水稻研究所
( IRR I)温室的致病性变异菌株, B 6221、B 35421、B 410、B 421 和B 414 是 1997 年从 IRR I稻瘟
病病圃分离得到的, 其他菌株为 IRR I 分子植病实验室贮藏菌株。菌株在李汁琼脂培养基上
培养 5d, 然后用灭菌的载玻片刮掉气生菌丝, 再将培养皿转移至光照下诱导培养分生孢子。
接种用孢子浓度为 105öm l, 接种量以所有叶片上布满孢子液为限。接种后, 立即将秧苗移至
25℃的恒温结露室中保湿 24 小时, 随后再转移到 25℃的温室中 4～ 5d, 按 0～ 5 级标准调查
病情[ 1 ] , 0～ 3 级为抗病, 4～ 5 级为感病。
表 1　　CO39 近等基因系对稻瘟病的抗性反应
Table 1　　Reaction of CO39 near- isogen ic l ines and pyram ids to r ice blast pathogen
品系 L ine I4 I20 I73 BN 209 923924 IK81225 B414 B6221 B421 B35421 C924021 R 6 Ca6 B410
BL 132429 R R S R S S R R R R R S R R
BL 132461 R R S R S S R R R R R S R R
BL 232453 S R S R R R R R R R S R R R
BL 232181 S R S R R R R R R R S R R R
BL 232209 S R S R R R R R R R S R R R
BL 232366 S R S R R R R R R R S R R R
BL 232630 S R S R R R R R R R S R R R
BL 232716 S R S R R R R R R R S R R R
BL 123243 R R S R R R R R R R R R R R
BL 123256 R R S R R R R R R R R R R R
BL 1232304 R R S R R R R R R R R R R R
BL 1232424 R R S R R R R R R R R R R R
BL 1232647 R R S R R R R R R R R R R R
BL 1232670 R R S R R R R R R R R R R R
BL 1232677 R R S R R R R R R R R R R R
CO 39 S S S S S S S S S S S S S S
C101LA C R S S R S S S S S R R S R R
C101A 51 S R S R R R S S S R S R R R
C104PKT S S S S S S R R R R S S S S
C101PKT S S S R R R S S S S R S S S
BL 121 R R S R R R S S S R R R R R
BL 141 R S S R R R S S S R R S R R
BL 245 S R S R R R S S S R R R R R
A 57 R R S R R R S S S R R R R R
　　BL 与破折号之间的数字表示抗稻瘟病基因, 如BL 132429 携带抗病基因 P i21 和 P i23。
　　3 T he num ber betw een BL and dash indicates the R 2gene carried by the line, fo r examp le, BL 132429 carries the R 2
genes P i21 and P i23.
9386 期　　　　　　　　　　何月秋等: CO 39 近等基因系抗稻瘟病性分析　　　　　　　　　　　　　　

2　结果
2. 1　CO 39 近等基因系对接种菌株的抗性反应
CO 39 近等基因系对 14 个稻瘟病菌株的抗性反应差异非常大 (表 1)。携带相同的抗病基
因组合对菌株的抗性反应完全一致, 携带 P i21, 3 的组合有两个BL 13 品系, 携带 P i22, 3 的组
合有 6 个BL 23 品系, 携带 P i21, 2, 3 的组合有 7 个BL 123 品系。在 14 个菌株中, BL 123 抗
13 个, 抗病频率达 93% ; BL 23 抵抗 11 个菌株, 抗病频率达 76% ; BL 13 抵抗 10 个菌株, 抗
病频率达 71%。近等基因系轮回亲本CO 39 对所有菌株均感病, 对这些供试菌株不具抗病基
因。其中菌株 923924 能够感染携带 P i21 的C101LA C 但不能感染 P i24 的C101PKT , 菌株 I20
是 923924 在A v24 位点的突变体, 故能感染携带抗病基因 P i21, 4 的BL 141。菌株 I4 除不能感
染携带 P i21 的品系外, 能感染其他品系, 故凡是具有 P i21 的品系均能抵抗该菌株的侵染, 而
I73 是 I4 在A v21 位点的突变体, 对抗病基因 P i21, P i22, P i23 和 P i24 具毒性, 故能感染
CO 39 近等基因系的所有单基因系和累加系。这表明, 稻瘟病菌与水稻品种间符合基因对基
因病害系统。
2. 2　CO 39 近等基因系在病圃上的抗性反应
1997 年春季将 CO 39 及其 P i21、P i22、P i23 和 P i24 的单基因近等基因系和 P i21,
2 (BL 121, A 57)、P i21, 4 (BL 141) 和 P i22, 4 (BL 245) 累加系种于自然病圃, 每 7d 调查一次病
情。1999 年春季除种植这些品系外, 还将作者本人通过分子标记方法新近育成的携带 P i23
的 CO 39 近等基因累加系种于同一病圃中 (因相同基因组合的品系抗性一致, 故表 2 中只列
出各组合平均数) , 每 5d 定期调查病情一次。结果表明, P i23 抗病基因能提供持续的抗病性,
尽管就其病斑类型来看仍属感病, 但病叶面积比其他单基因近等系小得多, 特别是随着植株
的生长, 感病型病斑越来越少, 至抽穗扬花期没有任何病斑 (表 2)。CO 39 近等单基因系是在
1991 年育成[ 4 ] , 并投入到自然病圃中监测稻瘟病菌群体组成变化和测定各品系的抗病年限。
C101PKT (P i24)投入田间的当年便高度感病。1997、1999 和 2000 三个年度均在种植 28 天后
表 2　　CO39 近等基因系在自然病圃上的抗病性
Table 2　　Resistance of CO39 near- isogen ic l ines and pyram ids in the BN IRR I
品系
L ine
R 2基因
R 2gene 1997a 1999 2000 品系L ine R 2基因R 2gene 1997 1999 2000
CO 39 　S31. 70 　S 40. 83 　S 35. 42 A 57 P i21, 2 　R 0. 03 　 S 1. 55 　 S 8. 43
　　3 　　3 　　3 0. 03 12. 55 20. 54
C101LA C P i21 S 2. 31 S 2. 00 S 5. 24 BL 141 P i21, 4 S 4. 33 S 5. 00 S 9. 45
25. 48 24. 17 27. 30 30. 23 31. 50 35. 42
C101A 51 P i22 S 6. 72 S 5. 50 S 7. 41 BL 245 P i22, 4 S 1. 88 S 1. 50 S 4. 35
14. 05 17. 50 18. 64 16. 26 19. 17 19. 44
C104PKT P i23 S 0. 27 S 0. 01 S 0. 02 BL 13 P i21, 3 　　- R 0. 00 R 0. 00
0. 07 0. 01 0. 01 0. 00 0. 00
C101PKT P i24 S 34. 53 S 94. 83 S 96. 40 BL 23 P i22, 3 　　- R 0. 00 R 0. 00
　　3 　　3 　　3 0. 00 0. 00
BL 121 P i21, 2 R 0. 03 S 0. 67 S 7. 65 BL 123 P i21, 2, 3 　　- R 0. 00 R 0. 00
0. 03 11. 67 18. 74 0. 00 0. 00
　　a. 第 1 和第 2 行数字分别是第 28d 和第 48d 的病叶面积; 3 表示秧苗已经死亡。
　　a. T he num bers of the first and second lines each cell m ean the diseased leaf areas (% ) at 28 and 48 days, respectively,
after seeding; 3 the seedlings died during sco ring day.
048　　　　　　　　　　　　　　　　　作　　物 　　学　　报　　　　　　　　 　　　　　　　　27 卷

便同无抗病基因的CO 39 一样而死亡。而C104PKT (P i23) 直到 1997 年抗性仍然较好。抗病
基因 P i21 和 P i22 所提供的抗性没有显著差异。两个基因的累加系 BL 241 与抗病基因
C101A 51 (P i22)所具有的抗病性基本相同, P i21 和 P i22 基因累加系BL 121 高抗稻瘟病, 没有
任何病斑出现。而抗病基因累加系BL 141 携带 P i21 和 P i24, 但它所提供的抗性比单一的 P i21
(C101LA C) 还要差 (表 2)。1999 年和 2000 由于在整个试验期间, 雨水较多, 病害较 1997 年
严重, 但单基因系的发展趋势与 1997 年度的完全相同。C104PKT 病情较轻, 仅有少量感病
型病斑, 至后期没有新的病斑出现, 而且以 P i23 基因组成的累加系没有任何类型的病斑, 表
现高度抗病。在 1998 年末至 2000 年 6 月间, 连续种植了五批, 含有 P i23 基因的累加系均没
有任何类型病斑。
3　讨论
单基因近等基因系是研究抗病基因的较好材料, 而多个抗病基因近等基因系是研究抗病
基因间相互作用和监测病菌朝“超级”小种方向变化速度的理想材料。本研究所用的近等基因
系在接种时, 鉴别能力强, 对所用菌株抗感分明; 所用的累加系同样具有CO 39 遗传背景, 适
用于主效抗病基因分析和分子遗传研究。C101LA C 和C101A 51 在 1997 年便高度感病, 但携
带这两个近等基因系的抗病基因累加系BL 121 和A 57 在 1997 年上半年高抗稻瘟病, 而在
1997 年 6 月便高度感病 (资料未列出)。表明田间已存在可侵染 P i21 和 P i22 两个基因品种的
菌株及这两个抗病组合的抗性仅半年之久便丧失。然而, 该组合在生产田中所提供的抗性可
能长于这一时间, 这是因为在自然病圃中, 这一组合连续不断地种植, 且将易感病时期长期
暴露在病菌的侵染之下, 给病菌提供了一种有效的突变选择压。
抗病基因所提供的抗性存在很大差异, 当 CO 39 近等基因系培育成功的 1991 年当年,
C101PKT (P i24) 便高感稻瘟病, C101LA C 和C101A 51 在 1994 年时开始感病, 而 C104PKT
在 1994 年出现感病型病斑, 但病斑数较少[ 5 ] , 至 1999 年的病情仍然维持在较低水平。这一
品系符合持续抗病品种特征[ 6, 7 ]。尽管 P i21, P i22, P i23 和 P i24 的 4 个抗病基因系均有感病型
病斑, 但由 P i24 提供抗病性的C101PKT 在第四周后便完全死亡。而由 P i23 与其他抗病基因
组合而成的累加系, 表现高抗稻瘟病。有趣的现象是, 由 P i24 与 P i21 基因组合不仅不能提高
抗性, 反而加重了病情。如BL 141 (P i21, 4) 在 1997 和 1999 两年比单一的 P i21 抗病基因提供
抗性的C101LA C 的病情更加严重, 但与 P i22 组合则没有这种现象。这表明抗病基因间可能
存在某种相互作用。这或许就是某些携带两个或多个抗病基因的抗病品种仍然较易失去抗
性, 而另一些品种则能提供较长时间抗性的原因。因而, 本研究结果对抗病育种具有指导意
义。
参　考　文　献
1　Bonm an J M , B A E strade, C K Kim , E J L ee. P lan t D isease, 1991, 75: 462～ 466
2　Excode O R , A D Raym undo. P h ilipp ine P hy top a thology , 1970, 6 (1) : 66～ 74
3　H e Y, T ang W , et al. In: T ang W enhua. P roceed ing s of the F irst A sian Conf erence on P lan t P a thology , Beijing: Ch ina
A gricu ltu ralScien tech P ress, 2000, 31
4　M ack ill D J , J M Bonm an. P hy top a thology , 1991; 82 (7) : 746～ 749
5　Chen D , R S Zeigler. H L eung, R J N elson. P hy top a thology , 1995, 85 (9) : 1011～ 1020
6　Bonm an J M , D J M ack ill. O ry z a, 1988, 25 (2) : 103～ 110
7　Johnson R. P hy top a thology , 1981; 71 (6) : 567～ 568
1486 期　　　　　　　　　　何月秋等: CO 39 近等基因系抗稻瘟病性分析