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    分子标记辅助选择育成抗稻瘟病粳稻新品种扬农粳3091

    时间：2023-07-30 12:15:10来源：小小文档网本文已影响人

    陈宗祥 冯志明 张亚芳 叶英豪 李明友 王小秋 王嘉楠 胡珂鸣 左示敏,3*

    （1江苏省作物基因组学和分子育种重点实验室/植物功能基因组学教育部重点实验室/扬州大学 农学院，江苏 扬州 225009；
    2江苏省作物遗传生理重点实验室/江苏省粮食作物现代产业技术协同创新中心/扬州大学，江苏 扬州 225009；
    3教育部农业与农产品安全国际合作联合实验室/扬州大学 农业科技发展研究院，江苏 扬州 225009；
    第一作者：czx@yzu.edu.cn；
    *通讯作者：smzuo@yzu.edu.cn）

    稻瘟病是水稻最重要的病害之一，2010—2020年《全国植保专业统计资料》显示，在我国各水稻产区稻瘟病发生面积及造成的产量损失仅次于纹枯病，而在东北稻区，稻瘟病的危害超过纹枯病为水稻第一大病害[1]。稻瘟病的发生具有流行性、突发性和毁灭性的特点，在条件适宜时能造成水稻产量损失30%～50%，严重时甚至颗粒无收[2-3]。选育抗病品种是抵御病害最有效的方法之一。挖掘抗病基因是选育抗病品种的前提条件。据不完全统计，迄今已鉴定到抗稻瘟病基因超过100个，与稻瘟病相关的抗性QTL至少500个，其中约40个抗性基因已被克隆[4-5]，为培育抗稻瘟病水稻品种提供了丰富的基因资源。然而，稻瘟病菌在自然界有着丰富且复杂多变的生理小种[6]，在同一地区、同一田块、不同种植方式、不同年份采集的稻瘟病菌生理小种间存在明显不同[7-9]。以至于同一个品种在不同区域种植抗性表现不一定相同，一个抗病品种连续大规模种植几年后其抗性会减弱甚至消失[3，10]。已克隆的抗性基因其遗传行为、抗性水平以及抗谱不尽相同[5]，因此，选择合适的基因或基因组合是育成抗稻瘟病品种的关键。抗稻瘟病基因Pigm来自我国地方品种谷梅4号，具有抗性持久、抗谱广的特点，且与不同抗性基因组合后的抗性表现更佳[3，11-13]。我们通过杂交及不完全回交，利用与Pigm基因紧密连锁的分子标记对其进行辅助选择，结合田间农艺综合性状评价，育成抗稻瘟病水稻新品种扬农粳3091。本文介绍扬农粳3091的选育过程、主要特征特性及栽培技术要点。

    利用高感粳稻中间材料07GY31中导入Pigm的近等基因系07GY31（Pigm）[14]为Pigm供体，与中熟中粳稻品种华粳8号杂交，并用华粳8号连续回交3次；
    在回交及自交分离世代，结合分子标记对目标基因Pigm进行辅助选择。自BC3F3世代起，进行农艺性状筛选的同时对目标基因纯合的自交后代进行稻瘟病抗性鉴定。2018年正季获得性状稳定、抗稻瘟病且综合性状优良的品系，其中1份以扬农粳18-3091推荐参加2019年江苏省迟熟中粳联合体区试，2020年参加区试同步生产试验。2021年通过江苏省农作物品种审定委员会审定，定名为扬农粳3091（审定编号：苏审稻20210046）。

    起初采用分子标记ZJ58.7-6[15]对Pigm进行检测，该标记与共分离标记S29742相距0.1 Mb。然而，在群体检测过程中发现该标记的扩增效果不稳定，时常出现扩增带型较弱或扩增不出目标带型的情况。为此，我们在Gramene网站（http://www.gramene.org）查询ZJ58.7-6标记前后引物所在位置，通过适当改变引物的位置，开发了1个新的标记，命名为PG58.7-6-2，该标记检测的差异位点与ZJ58.7-6一致。以同一批样品作为DNA模板分析2个标记的扩增效果，结果（图1）显示，标记PG58.7-6-2的PCR扩增效果总体优于标记ZJ58.7-6。因而在后续针对Pigm基因的辅助选择中，均采用标记PG58.7-6-2进行各单株的选择（表1）。

    图1 标记ZJ58.7-6和PG58.7-6-2扩增效果比较

    表1 用于检测Pigm的引物序列

    2016年正季，利用江苏省农业科学院植物保护研究所提供的稻瘟病混合菌株对目标基因纯合的BC3F3株系进行穗颈瘟接种鉴定，每个株系接种5个稻穗，以发病最重的稻穗病级代表该株系病级，结果见图2。从图2可见，18个带有Pigm的株系中，有3个株系穗颈瘟1级，其它株系没有发病（0级），而对照华粳8号穗颈瘟5级，同世代3个阴性株系，2个株系穗颈瘟7级，1个株系穗颈瘟5级。表明Pigm对稻瘟病混合菌株具有较好的抗性，也说明采用分子标记PG58.7-6-2对Pigm进行辅助选择是有效的。

    图2 华粳8号背景BC3F3株系穗颈瘟抗性

    2017年正季，利用江苏不同地域采摘分离获得的28个稻瘟病菌单胞菌株对3个进入品比试验的BC3F4品系进行苗瘟接种鉴定，结果见图3A。从图3A可见，3个BC3F4株系中有2个株系对28个菌株均表现抗病，抗病频率为100%，1个株系抗病频率为96.4%，而对照华粳8号（HJ8）的抗病频率为81.2%。利用当年江苏省农业科学院植物保护研究所提供的稻瘟病混合菌株进行穗颈瘟接种鉴定，每个品系接种5穗，以发病最重的一穗病级代表该品系穗瘟病级，结果见图3B。从图3B可见，3个品系中有2个品系没有发病，1个品系穗瘟1级，而对照华粳8号穗瘟5级。以上结果表明，带有Pigm的品系对稻瘟病的抗性水平显著好于轮回亲本对照。

    图3 华粳8号背景BC3F4品系稻瘟病抗性

    3.1 产量性状

    2019—2020年参加江苏省水稻区试，平均产量10.36 t/hm2，比对照淮稻5号增产5.97%。2020年同步参加江苏省水稻生产试验，平均产量10.10 t/hm2，比对照淮稻5号增产4.10%。

    3.2 抗性表现

    据江苏省农业科学院植物保护研究所2019—2020年鉴定，扬农粳3091对4个白叶枯病代表菌株KS6-6、浙173、PXO97、JS49-6鉴定结果3～5级（9级制）；
    稻瘟病综合指数3.5，穗颈瘟损失率最高级3级，中抗稻瘟病；
    条纹叶枯病5级；
    感纹枯病。

    3.3 品质性状

    据农业农村部食品质量监督检验测试中心（武汉）2020年检测，扬农粳3091整精米率76.2%，垩白粒率10.0%，垩白度1.8%，胶稠度80 mm，直链淀粉含量15.3%，长宽比1.8，达到农业行业标准《食用稻品种品质》2级。

    3.4 基本农艺性状

    扬农粳3091叶片中绿色，叶姿较挺，分蘖力较强，株型松散适中，群体整齐度好，成熟期转色好，抗倒性强。全生育期151.5 d，较对照淮稻5号长0.5 d；
    株高101.3 cm，有效穗数342万/hm2，每穗总粒数136粒左右，结实率92.9%，千粒重26.4 g。

    4.1 适期播种，培育壮秧

    一般5月中下旬播种，湿润育秧净秧板播量375～450 kg/hm2，旱育秧净秧板播量525～600 kg/hm2，塑盘育秧每盘120 g左右，大田用种量45～60 kg/hm2。

    4.2 适时移栽，合理密植

    根据不同育秧及栽插方式合理确定秧龄。适时移栽，每hm2栽插27～30万丛，确保基本苗90～120万。

    4.3 科学肥水运筹

    一般施纯氮270～300 kg/hm2，氮、磷、钾比例为2∶1∶1。肥料运筹掌握“前重、中稳、后补”的原则，基蘖肥与穗肥比以7∶3左右为宜，早施分蘖肥，拔节期稳施氮肥，后期适施保花肥。浅水活棵，薄水分蘖，适当露田，当茎蘖数达到300万/hm2时分次适度搁田，后期间隙灌溉，干干湿湿，强秆壮根，收割前1周断水。

    4.4 综合防治病虫草害

    根据各地病虫发生的动态，坚持“预防为主，综合防治”的方针，尤其要注意螟虫、纹枯病、稻飞虱等病虫的防治工作。

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