全 文 ：中国生态农业学报 2010年 5月 第 18卷 第 3期
Chinese Journal of Eco-Agriculture, May 2010, 18(3): 556−561


* 教育部科学研究重点项目(204101)、湖南省农业科学院科技创新项目(2009hnnkycx17)、国家科技支撑计划项目(2007BAD7B00)资助
** 通讯作者: 易自力(1959~), 男, 博士, 教授, 博士生导师, 研究方向为植物遗传学。E-mail: yizili889@163.com
† 同等贡献
谭炎宁(1980~), 男, 硕士, 助理研究员, 研究方向为水稻遗传育种, E-mail: tyncreater@126.com; 段美娟(1974~), 女, 在读博士生, 副
研究员, 研究方向为植物遗传学, E-mail: smileduan@hotmail.com
收稿日期: 2009-04-22 接受日期: 2009-09-02
DOI: 10.3724/SP.J.1011.2010.00556
携带溶菌酶基因的高回交转育后代抗瘟性研究*
谭炎宁 1, 2,3† 段美娟 1,2,3† 易自力 2** 曾慧杰 2 蒋建雄 2
肖 亮 2 覃静萍 2
(1. 国家杂交水稻工程技术研究中心 长沙 410125; 2. 湖南农业大学生物科技学院 长沙 410128;
3. 湖南省农业科学院 长沙 410125)
摘 要 为进一步明确溶菌酶基因回交转育利用对于强优恢复系“明恢 63”稻瘟病抗性改良的效果, 运用苗
期人工接种和大田穗颈瘟鉴定相结合的方法, 研究了携带溶菌酶基因的高回交转育纯系对于稻瘟病的抗谱特
性和穗颈瘟抗性。结果表明: 回交纯系对所应试的 76 个菌株中的 6~8 个感病, 稻瘟抗性频率为 90%左右, 属
高抗水平; 而轮回亲本“明恢 63”对 21个菌株感病, 抗性频率为 72.37%, 属中抗水平。穗颈瘟调查分析表明,
回交转育纯系比轮回亲本发病率平均降低 10%左右, 发病指数平均降低 15%左右, 经 T值检验二者在穗颈瘟
抗性水平上差异达极显著水平, 回交转育纯系抗性评价为抗性(R)级, 轮回亲本为中感(MS)级。因此溶菌酶基
因的转育利用确能有效拓宽抗谱 , 提高稻瘟病抗性水平 , 这些回交转育品系在抗病育种上具有较高的应用
潜力。
关键词 溶菌酶基因 稻瘟病 抗瘟性 回交转育 明恢 63
中图分类号: S332.2 文献标识码: A 文章编号: 1671-3990(2010)03-0556-06
Resistance of backcrossing lines with lysozyme gene to rice blast
TAN Yan-Ning1,2,3, DUAN Mei-Juan1,2,3, YI Zi-Li2, ZENG Hui-Jie2, JIANG Jian-Xiong2,
XIAO Liang2, QIN Jing-Ping2
(1. China National Hybrid Rice Research and Development Center, Changsha 410125, China; 2. College of Technology and Life Sciences,
Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China; 3. Hunan Academy of Agricultural Sciences, Changsha 410125, China)
Abstract It is of great significance to enhance blast resistance of parent elite hybrid rice by utilizing foreign genes with
wild-spectrum resistance. In this paper, resistant spectrum and field-neck resistance of backcrossing lines with lysozyme gene were
analyzed to enhance further understanding and improvement capacity of the gene. Artificial inoculation and field-neck resistance
tests show that backcrossing lines have resistant frequencies of 90% and are susceptible to 6~8 strains in all of 76 strains of
Magnaporthe grisea. Backcrossing lines are therefore ranked as a resistant (R) grade compared with recurrent parent “Minghui63”
with 72.37% resistance frequency and susceptible to 21 fungus — ranked as middle resistant (MR) grade. T-test shows that
backcrossing lines with lysozyme gene have a more notable field-neck resistance than the recurrent parent “Minghui63”. It achieves
10% reduction of disease incidence and 15% of disease index, making backcrossing lines as R grade and recurrent parent
“Minghui63” as MS grade. From the above findings, it is concluded that foreign lysozyme gene broadens resistant spectrum thereby
enhancing resistance against rice blast fungus. Transferring lines with lysozyme gene can therefore be available for breeding resistant
rice variety.
Key words Lysozyme gene, Rice blast, Resistance to rice blast, Backcrossing, Minghui63
(Received April 22, 2009; accepted Sept. 2, 2009)
第 3期 谭炎宁等: 携带溶菌酶基因的高回交转育后代抗瘟性研究 557


稻瘟病是发生在世界水稻稻作区最严重的真菌
病害之一, 每年可导致粮食减产 15%以上, 给粮食
生产带来极大危害。稻瘟病生理小种致病性变异的
快速演变是造成抗性不持久问题的关键。已有研究
表明, 基于水稻品种遗传多样性与病原菌群体遗传
多样性的相互关系, 选择抗性遗传背景差异大的品
种间作种植有利于病菌结构的稳定化, 是防止稻瘟
病发展与流行的有效途径[1−3]。为扩大水稻种质资源
的遗传差异, 分子育种技术在挖掘、转移和利用外
源优良基因上发挥了重要作用。如借助于基因工程
技术已将植物抗毒素基因[4]、几丁质酶−葡聚糖酶串
联基因[5]、天花粉蛋白基因[6]、葡萄糖氧化酶基因[7]
等外源基因导入水稻, 极大地丰富了水稻抗性遗传
组分, 创制了新的抗性资源。
T4 溶菌酶基因是另一理想的抗源基因, 其表达
产物可通过水解微生物细胞壁上黏多糖的 β-1, 4-葡
萄糖苷键而达到裂解微生物的目的, 对于细菌、真
菌类病害具有广谱的抗病能力。中国科学院遗传与
发育生物学研究所用基因枪法将溶菌酶基因导入北
方粳稻“中花 9号”(ZH9)中, 并选育获得了 T7代转
基因水稻纯合株系, 接种发现对稻瘟病具有免疫级
抗性。许明辉等[8]运用农杆菌介导法转化品种“南
29”, 获得了对稻瘟病具有一定广谱抗性的新材料。
林春晶等[9]开展了溶菌酶基因在水稻中的遗传与表
达研究, 发现溶菌酶基因的插入整合提高了转基因
株系的抗稻瘟病能力。李亚莉等[10]以带溶菌酶基因
的“中花 9 号”水稻与常规品系杂交, 发现溶菌酶
基因能在杂种后代中稳定遗传, 并能有效提高抗瘟
性。但这些只为研究方便而选择的试验材料未能与
育种有机结合, 或者这些材料的应用范围局限在某
一稻作区域, 限制了其应用价值的进一步发挥。
“明恢 63”是我国南方籼型三系、两系强优势
水稻恢复系, 还是为数不多的广适性恢复系亲本[11]。
该品系具有较理想的遗传背景, 优良基因积累多、
组成合理、可塑性强, 是育种利用的首选材料。本
课题组以携带转溶菌酶基因“中花 9 号”[ZH9(R)]
为供体, 以“明恢 63”(MH63)为轮回亲本, 通过多
代回交将溶菌酶基因回交转育“明恢 63”, 经过多
代选育现已获得稳定的携带溶菌酶基因的 BC4F4 代
纯合系[12]。为进一步明确这些回交后代的抗瘟特性,
本研究通过苗期的人工接种与大田穗颈瘟鉴定, 分
析携带溶菌酶基因的回交转育纯系的抗谱特点和抗
性水平, 为最终获得具有“明恢 63”遗传背景的广
谱高抗改良系奠定基础。
1 材料与方法
1.1 供试材料
“明恢 63”(MH63)为水稻强优势恢复系, 由湖
南农业大学水稻研究所提供; “中花 9号”(ZH9)与
携带溶菌酶基因的“中花 9 号”[ZH9(R)]水稻由中
国科学院遗传与发育生物学研究所提供; “明恢 63”
与带溶菌酶基因的“中花 9号”杂交[MH63/ZH9(R)]
后的 BC4F4回交自交代品系 BMZ1、BMZ2、BMZ3
由本课题组多代选育与追踪筛选获得。稻瘟病抗性
鉴别水稻品种(“特特普”、“珍龙”、“四丰”、“东农”、
“关东”、“合江”、“丽江新团”、“黑谷”)和来自湖
南各稻瘟病区的 76个稻瘟病菌(Magnaporthe grisea)
均由湖南农业大学植物保护研究所提供。
1.2 苗期抗谱测定
试验于 2006年 5月在湖南农业大学植物保护研
究所进行。将“明恢 63”(MH63)与带溶菌酶基因的
“中花 9号”[ZH9(R)]杂交后的BC4F4代品系BMZ1、
BMZ2、BMZ3与对照品系 MH63、ZH9(R)、ZH9以
及稻瘟病菌 8 个鉴别品种种子待催芽后转移至湖南农
业大学稻瘟病鉴定圃, 每品系播 1穴(15~30粒·穴−1)。
待秧苗长至 3.5~4片叶时, 高压喷雾接种。来自湖南
的 76个菌株经菌种分离、培养后配制成接种液, 孢
子浓度为 50~60 个孢子/视野(10×10 倍显微镜下),
接种苗于 26 ℃暗室中保湿 24 h 后, 放荫棚下继续
保湿 7~10 d 后单株调查发病结果。调查标准如下:
R(抗病), 叶片上无病斑或产生针头状褐点或大褐点;
M(中等), 叶片上产生椭圆形病班, 中间灰白色, 边
缘黄褐色, 病斑大小小于两条叶脉间的宽度; S(感
病), 叶片上产生梭形大斑, 中问灰白色, 边缘黄褐
色, 病斑大小超过两条叶脉间的宽度。若 1 丛苗中
有 40%以上单株病级达到 S 级, 定为感病, 否则定
为抗病。
根据各菌株对鉴别品种的不同抗感反应命名生
理小种。中国稻瘟病菌生理小种鉴别品种按顺序排列
为“特特普”(A)、“珍龙 13”(B)、“四丰 43”(C)、
“东农 363”(D)、“关东 51”(E)、“合江 18”(F)、
“丽江新团黑谷”(G)。根据生理小种具体命名法则,
确定所有菌株的完整名称(包含种群名和小种名)[13]。
抗性频率(%)＝(接种品种的非致病菌株数/接种该品
种的总苗株数)×100% (1)
1.3 成熟期穗颈瘟大田鉴定
穗颈瘟抗性鉴定在我国长江中下游地区国家区
试稻瘟病鉴定点湖南桃江病圃中进行。2006年 6月
将 BMZ1、BMZ2、BMZ3与对照品系MH63、ZH9(R)、
ZH9 单本栽种于病圃中, 每个品系 30 株(3 行×10
株), 两次重复, 株行距为 13.3 cm×20.0 cm, 大田周
围及厢间过道旁插诱发品种“湘早籼 7号”。田间管
理按当地丰产标准防虫、除草 , 但不使用任何杀
菌剂。全生育期不断水, 不晒田, 根据具体情况增施
558 中国生态农业学报 2010 第 18卷


氮肥, 充分创造发病条件。
同年 10 月于水稻黄熟期调查各株系穗颈瘟发
生情况, 对株系内各单株进行调查, 病情按国际统
一的穗颈瘟标准记载病级, 计算损失指数和病情指
数; 由发病 0~3 级病穗占考察总数的比例评价抗感
类型, 发病 0~3 级病穗占鉴定总穗的 80%以上表示
抗(R), 60%~79%表示中抗(MR), 40%~59%表示中感
(MS), 40%以下表示感(S)。
病情指数=100×∑(各级代表值)×各级发病穗数)/
(调查总穗数×最高级发病值) (2)
发病率=100×∑ (各级发病率×各级发病穗数 )/
(调查总穗数×最高级发病值) (3)
采用 Excel软件对调查数据进行统计分析。
2 结果与分析
2.1 试验菌株种群划分
根据抗性鉴别品种与小种之间的抗感关系, 将
76 个应试菌种划分为 7 个大群 22 个生理小种。从
表 1可看出, 种群 ZA、ZB、ZC、ZE和 ZG菌种数
占所有菌种数的 95%, 而分布于 ZD和 ZF的菌株不
多。从各小种出现频率看, ZG1最高, 有 16 个菌株,
占总菌数的 21%; ZA63、ZE3、ZC15各有 6个菌株, 各
占 8%; ZB9、ZB15、ZB31菌株占有比例分别为 7%、
7%、5%。
2.2 回交转育后代对主要致病小种的抗性
从表 1 可以看出, 除 ZD、ZF 群不含致病小种
外 , 其余各群都存在对应试品系致病的生理小种 ,

表 1 试验菌株的种群及不同水稻品系苗期稻瘟病抗性
Tab. 1 Populations and races of tested stains of M. grisea and resistance of backcrossing lines to rice blast in inoculation test
抗性品系
Backcrossing lines
抗性品系
Backcrossing lines 编号
Code
种群
Popula-
tion
小种
Race
明恢 63
MH63 BMZ1 BMZ2 BMZ3
ZH9(R) 编号
Code
种群
Popula-
tion
小种
Race
明恢 63
MH63 BMZ1 BMZ2 BMZ3
ZH9(R)
93 ZA13 S R R R R 90 ZC13 R S S R R
9 ZA15 R R R R R 92 ZC13 R R R R R
87 ZA31 R R R R R 31 ZC15 S R R R R
116 ZA31 S R R R R 52 ZC15 R R R R R
119 ZA41 S R R R R 54 ZC15 R R R R R
53 ZA43 R R R R R 82 ZC15 R R R R R
36 ZA63 R R R R R 88 ZC15 R R R R R
51 ZA63 R R R R R 110 ZC15 S R R R R
64 ZA63 R R R R R 120 ZC3 S R R R R
65 ZA63 R R R R R 38 ZC7 S R R R R
95 ZA63 R R R R R 17 ZC9 R R R R R
118 ZA63 R R R R R 48
ZC
ZC9 S R S S R
57 ZA9 R R R R R 117 ZD ZD7 R R R R R
107
ZA
ZA9 S S S S S 46 ZE3 R R R R R
97 ZB11 R R R R R 50 ZE3 S R R R R
108 ZB11 R S R S R 96 ZE3 S S S R R
89 ZB13 R S S S R 98 ZE3 S R S R R
15 ZB15 R R R R R 115 ZE3 S R R R R
18 ZB15 R R R R R 145
ZE
ZE3 R R R R R
43 ZB15 R R R R R 5 ZF1 R R R R R
58 ZB15 R R R R R 23 ZF1 R R R R R
81 ZB15 S R R R R 84
ZF
ZF1 R R R R R
2 ZB31 R R R R R 1 ZG1 S R R R R
79 ZB31 R R R R R 28 ZG1 S R R R R
100 ZB31 S R R R R 3 ZG1 R R R R R
102 ZB31 S S S S S 7 ZG1 R R R R R
11 ZB57 R R R R R 26 ZG1 R R R R R
44 ZB57 R R R R R 47 ZG1 R R R R R
8 ZB9 R R R R R 59 ZG1 R R R R R
14 ZB9 R R R R R 66 ZG1 R R R R R
45 ZB9 R R R R R 67 ZG1 R R R R R
91 ZB9 R S S S R 71 ZG1 R R R R R
105
ZB
ZB9 S R R R R 73 ZG1 R R R R R
6 ZC11 R R R R R 76 ZG1 R R R R R
13 ZC11 R R R R R 77 ZG1 R R R R R
49 ZC11 S R R R R 83 ZG1 R R R R R
72 ZC11 R R R R R 111 ZG1 R R R R R
39
ZC
ZC13 S R R R R 301-1
ZG
ZG1 R R R R R
R: 抗病 Resistant; S: 感病 Susceptible.
第 3期 谭炎宁等: 携带溶菌酶基因的高回交转育后代抗瘟性研究 559


其中 ZC、ZE 为强致病群。ZA 群虽以 ZA63小种为
主, 但均不对“明恢 63”及 3 个转育株系致病; 而
ZA13(93)、ZA41(119)、ZA31(116) 3个菌株对“明恢
63”有致病性 , 而对携带溶菌酶基因的 BMZ1、
BMZ2、BMZ3和 ZH9(R)都不致病; ZA9(107)对“明
恢 63”和转基因纯系都有致病性。ZB 群里的抗感
关系较为复杂, ZB15(81)、ZB31(100)、ZB9(105)只对
“明恢 63”致病, 而对转溶菌酶基因纯系不致病;
ZB11(108)菌株对 BMZ1 和 BMZ3 致病, 而对“明恢
63”和 BMZ2、ZH9(R)不致病; ZB9(91)菌株对 BMZ1、
BMZ2、BMZ3 致病, 而对“明恢 63”和 ZH9(R)无
致病性。ZC群也是一复杂致病群, 该群中 ZC11(49)、
ZC13(39)、ZC15(31)、ZC15(110)、ZC3(120)、ZC7(38)
对“明恢 63”致病, 而对转溶菌酶基因纯系不致病;
ZC13(90)对转基因品系 BMZ1、BMZ2致病, 而对“明
恢 63”不致病。ZE群由强致病性小种 ZE3组成, 其
中 ZE3(50)、ZE3(98)、ZE3(115) 3个菌株对“明恢 63”
致病, 但对转基因品系不致病。ZG 群有 16 个菌株,
都为 ZG1小种, 仅有 ZG1(1)与 ZG1(28) 2 个菌株对
“明恢 63”致病, 但对转基因品系不致病。
2.3 回交转育后代对主要种群的抗性频率分析
由表 1可知, 转基因纯系和“明恢 63”对 51个
菌株(占总菌株数的 67%)表现出一致的抗感性, 其
中 50个菌株表现为抗性级(R)、1个菌株表现为感病
级(S); 转基因纯系和“明恢 63”对以外的 25 个菌
株(占总菌株数的 33%)有着不同的抗感反应, 造成
了抗谱的差异。由表 2可知, 在 ZA群中“明恢 63”
抗性频率为 71.43%, 转育后代均为 92.86%; ZB群中,
除 BMZ2 抗性频率较“明恢 63”提高 5%左右外,
BMZ1、BMZ3 与“明恢 63”持平; ZC 群中“明恢
63”的抗性频率为 58.82%, 而转育后代 BMZ1、
BMZ3为 94.12%, BMZ2为 88.24%, 均显著提高了抗
性频率; ZE群虽小种单一, 但多数菌株具有致病性,
“明恢 63”抗性频率为 33.33%, 转育纯系 BMZ3能
对抗所有菌株, 抗性频率达到 100%, BMZ1 抗性频
率也达到 88.33%, BMZ为 66.67%; ZG群中转育纯系
对所有菌株都具有抗性, 抗性频率为 100%, 而“明
恢 63”对两个菌株感病, 抗性频率为 90%。回交转
育后代抗性频率的增加主要在于提高 ZA、ZC与 ZE
群致病小种的抗性。

表 2 回交转育后代对稻瘟病菌各种群的抗谱特性
Tab. 2 Resistant spectrum of backcossing lines of rice to different populations of M. grisea
对稻瘟病各种群的抗性频率
Resistant frequency to different populations of M. grisea (%) 品种或品系
Variety or line
ZA ZB ZC ZE ZD、ZF、ZG
总抗性频率
Total resistant frequency (%)
MH63 71.43 78.95 58.82 33.33 90.00 72.37
BMZ1 92.86 78.95 94.12 83.33 100 90.79
BMZ2 92.86 84.21 88.24 66.67 100 89.47
BMZ3 92.86 78.95 94.12 100 100 92.11
ZH9(R) 92.86 94.74 100 100 100 97.37

综合来看, 凡是对各转育材料致病的小种几乎
都对“明恢 63”同样致病, 相反对“明恢 63”致病的
小种不一定对转育材料致病。从各材料对所测小种
的总抗性频率看, “明恢 63”对其中 21个菌株感病,
其抗性频率为 72.37%, 属中抗水平; BMZ2对 8个菌
株感病 , 其抗性频率为 89.47%, 属抗 (R)水平 ;
BMZ1、BMZ3 分别对 7 个、6 个菌株感病, 其抗性
频率都超过 90%, 属高抗(HR)水平。转育材料较“明
恢 63”抗谱增加 18.42%, 充分说明溶菌酶基因对稻
瘟病菌具有较强的广谱抗性, 通过回交转育能显著
拓宽轮回亲本的抗谱, 提高抗性水平。
2.4 回交转育后代穗颈瘟抗性鉴定
由表 3 可以看出, 携带溶菌酶基因的供体亲本
ZH9(R)发病率和病情指数为 3.24%和 6.52%, 为高
抗品种, 而不带溶菌酶基因的 ZH9为高感品种(发病
率和病情指数分别为 95%和 97.12%), 表明溶菌酶
基因是对抗稻瘟病菌的主体抗源。轮回亲本 MH63
的发病率 (21.47%)和发病指数 (41.72%)显著低于
ZH9(R), 但显著高于 ZH9, 进一步证明 MH63 本身
的确存在某些抗性基因, 对稻瘟病浸染具有一定的
抵抗能力, 因此综合表现为中感。
MH63/ZH9(R)的BC4F4回交后代BMZ1、BMZ2、
BMZ3 发病率分别为 10.76%、11.18%、12.22%, 比
轮回亲本 MH63 平均降低 10%左右, 发病指数分别
为 26.67%、27.72%、28.06%, 比轮回亲本平均降低
15%左右, 经 T值检验都达到极显著水平, 抗性评价
为 R级。说明溶菌酶基因的确能改良 MH63的抗性
水平, 但在不同改良系间还存在差异。此外, BMZ1、
BMZ2、BMZ3 发病率或病情指数的标准差都较低,
说明这 3个回交后代遗传组成已趋于稳定。
2.5 溶菌酶基因的抗性贡献率估计
回交转育品系的抗性强度来源于三大遗传组成:
560 中国生态农业学报 2010 第 18卷



表 3 回交转育后代穗颈瘟病情比较
Tab. 3 Field-neck resistance of backcrossing lines of rice
品种或品系
Variety or line
0~3级所占比例
0~3 grade
percentage (%)
抗性评价
Resistance
发病率
Incidence
of disease (%)
标准差
Standard
deviation
T值
T value
病情指数
Disease
index (%)
标准差
Standard
deviation
T值
T value
MH63 55 MS 21.47 1.49 — 41.72 2.25 —
BMZ1 80 R 10.76 0.72 13.89** 26.67 1.25 7.81**
BMZ2 82 R 11.18 0.45 13.64** 27.72 1.08 7.37**
BMZ3 85 R 12.22 0.87 11.71** 28.06 1.54 6.91**
ZH9(R) 96 HR 3.24 0.09 25.04** 6.52 0.74 20.11**
ZH9 11 HS 95.00 0.11 −37.53** 97.12 0.32 −15.32**
** 表示各品系与 MH63抗性差异达到 0.01显著水平。** means significant difference at 0.01 level of the resistance among backcrossing lines
and MH63.

溶菌酶基因、“明恢 63”抗性基因、“中花 9号”抗
性基因。由于“中花 9 号”为高感品种, 可近似认
为其抗性贡献率为 0, 因此在不考虑它们之间互作
关系的情况下, 存在:
总抗性强度=溶菌酶抗性强度+回交代中的“明恢
63”抗性强度 (4)
抗性强度=100－病情指数 (5)
回交后代中“明恢 63”抗性强度=
亲本“明恢 63”抗性程度×回复程度 (6)
回复程度=1－(1/2)n+1 (7)
式中, n 为回交代数, 本研究中回交代数为 4, 可理
解成经回交 4 次后改良系已回复到轮回亲本 97%的
总体遗传组分与抗性遗传组分, 因此可估算出溶菌
酶基因在各回交转育株系中的抗性强度。由表 4 可
知 3 个转育株系中溶菌酶基因抗性贡献率较相近且
都超过 15%, 说明溶菌酶基因在转育后代中的正确
表达, 显著提高了抗性水平。

表 4 各回交转育世代溶菌酶抗性贡献率估计
Tab. 4 Evaluation on the contribution rate of lysozyme gene
in different backcrossing lines to the rice blast
品种或品系
Variety or line
总抗性强度
Total
resistance
“明恢 63”抗性强度
Resistance of MH63
溶菌酶抗性强度
Resistance of
lysozyme gene
MH63 58.28 58.28 16.87
BMZ1 73.33 56.46 15.82
BMZ2 72.28 56.46 15.48
BMZ3 71.94 56.46 16.87

3 结论和讨论
3.1 广谱高抗外源基因的利用
基因工程技术的发展, 使来自其他物种的广谱
高抗基因可以被人为整合入水稻基因组, 经稳定遗
传和高效表达成某种能破坏病菌生长发育的毒素或
蛋白后, 能有效克制病原菌的浸染和发展。如几丁
质酶基因(RC24)和 ß-1,3 葡聚糖酶基因双价体在水
稻中的正确表达能降解真菌细胞壁的主要组成成分
几丁质和葡聚糖, 延缓病原的菌生长和发育速度[5];
转入天花粉蛋白基因TCS的“中花 8号”也能延缓稻瘟
病菌的侵染[6]; 而转入小麦小分子多 puroindolines的
转基因水稻对稻瘟病和纹枯病都表现明显抗性[14]。
本研究所用的溶菌酶(Lysozyme)基因来源于 T4噬菌
体, 其表达产物为一种杀菌肽, 对于真菌、细菌的细
胞壁和细胞膜具有强烈的破坏作用, 能有效阻止真
菌、细菌性病害的发展。许明辉等[8]将此基因转入
恢复系“南 29”, 发现转基因品系对 72%以上的菌
株表现抗病, 较对照稻瘟抗性有大幅度提高。易自
力课题组等引入转溶菌酶基因水稻“中花 9号”, 并
对常用杂交稻亲本如“9311”、“明恢 63”、“R198”
等进行回交转育, 还建立了基于 npt-Ⅱ基因的转基
因植株快速筛选体系[15−17]; 谭炎宁等[18]在转基因水
稻快速检测技术的基础上, 通过 G418 对抗生素标
记基因的辅助筛选, 从回交转育后代快速鉴定出外
源溶菌酶基因纯合的转育株系。本研究对这些回交
转育纯系的人工接种和大田穗颈瘟鉴定发现, 回交
转育纯系对 90%的应试菌株都表现为抗性, 抗谱较
“明恢 63”进一步拓宽; 穗颈瘟发病率下降 10%, 病
情指数下降 15%, 抗性水平进一步提高。由此说明,
溶菌酶基因利用是改良水稻抗瘟性的理想抗源。
3.2 回交转育与抗性育种
回交转育可以在保留轮回亲本遗传背景的前提
下引入供体的抗性基因, 是改良品种个别性状最常
用的方法。薛石玉等[19-20]将多个抗源亲本的抗性基
因分别转育到轮回亲本“珍汕 97B”(A)、“V41B”
(A)以及“IR26”、“IR24”中, 育成具有广谱抗性的
新不育系和恢复系。郭咏梅等[21]提出以回交法培育
多系品种改造两系杂交稻抗瘟性, 即以优良的两系
杂交稻恢复系为公共轮回亲本, 与多个抗源亲本杂
交、回交, 转育成具有不同抗性遗传背景的系列恢
复系(简称多系), 再测配出具有不同抗病基因的系
第 3期 谭炎宁等: 携带溶菌酶基因的高回交转育后代抗瘟性研究 561


列两系杂交组合, 以实现抗性多样化。
本研究所用轮回亲本为强优恢复系“明恢 63”
(MH63), 其遗传背景丰富、优良基因较多。研究发
现高回交转育纯系较 MH63 抗谱拓宽、穗颈瘟抗性
显著增强, 表明通过回交途径能实现溶菌酶基因在
MH63 遗传背景中的稳定遗传和表达。同时也注意
到各株系间抗性表现不一, 分析可能由以下因素造
成: 一是待回交个体遗传组成存在差异; 二是在回
交过程中遗传背景的回复程度不可能真正完全一致,
微效抗性基因的增减没有确定性; 三是回交发生的
基因交换位点启动或屏蔽了某一主效抗性基因的表
达。但是也注意到同一株系个体间的抗性表现较为
一致, 说明高回交自交世代中溶菌酶基因和 MH63
的许多微效抗性基因趋于纯合稳定, 有利于维持稳
定的抗性。
研究还发现, 溶菌酶基因在“中花 9号”(ZH9)
和“明恢 63”(MH63)中的抗性表现或其贡献率不一
致。如不含溶菌酶基因的 ZH9 病情指数为 97.12%,
而携带溶菌酶基因的 ZH9(R)为 6.52%, 从高感到高
抗, 抗性水平有了跨越式地提高; 而携带溶菌酶基
因的回交转育后代较轮回亲本 MH63 间的病情指数
降幅相对较低, 为 15%。推测其可能原因一是 ZH9、
MH63 分属粳稻和籼稻 , 具有不同抗性遗传组分 ,
对某一典型混合致病群表现出不同抗感反应; 二是
溶菌酶基因与受体遗传背景存在互作效应, 既有积
加效应又有抑制作用, 一定程度上影响着抗感水平;
三是回交转育过程中淘汰了抗性不强的材料, 现有
的品系不能完全代表整个回交群体的抗瘟特性。综
合看来 , 溶菌酶基因在稻瘟病圃表现出显性效应 ,
综合抗性受溶菌酶基因和 MH63 微效多基因控制,
通过渐次回交与选择在保持溶菌酶基因赋予的广谱
高抗特征下, 最大限度地引入 MH63 的微效多基因,
能整体提高抗性水平。至于这些回交转育品系在其
他混合致病群中的抗性表现以及溶菌酶基因是否对
受体恢复性、适应性、产量要素等产生影响还需进
一步研究。

致谢 中国科学院遗传与发育生物学研究所储成才
研究员为本研究提供溶菌酶基因, 湖南农业大学刘
二明教授提供稻瘟病菌种, 谨表谢意！
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