扬稻6号背景下稻瘟病广谱抗性基因聚合效应及应用潜力探究.docxVIP

扬稻6号背景下稻瘟病广谱抗性基因聚合效应及应用潜力探究

一、引言

1.1研究背景与意义

水稻作为全球最重要的粮食作物之一，是世界近一半人口的主食，其产量和质量直接关系到全球粮食安全。然而，水稻生产面临着诸多生物和非生物胁迫，其中稻瘟病是影响水稻产量和品质的最严重病害之一。稻瘟病是由子囊菌Magnaportheoryzae引起的一种世界性真菌病害，在全球各稻区均有发生。据统计，稻瘟病每年可导致水稻减产10%-30%，严重时甚至绝收，给水稻生产带来了巨大的经济损失。例如，在一些稻瘟病流行年份，东南亚地区的水稻减产幅度高达50%以上，非洲部分地区的水稻产量损失也相当严重。

稻瘟病的危害不仅体现在产量损失上，还会影响稻米的品质。感染稻瘟病的稻谷，其米粒外观受损，出现病斑、变色等现象，导致稻米的商品价值下降。同时，病谷的营养成分也会发生改变，口感变差，影响消费者的食用体验。此外，稻瘟病的频繁发生还会导致农民增加农药的使用量，这不仅增加了生产成本，还会对环境造成污染，影响生态平衡。

利用抗病基因防治稻瘟病是最为经济、有效、环保的方法。通过将抗病基因导入水稻品种中，可以增强水稻对稻瘟病菌的抗性，减少病害的发生，从而降低农药的使用量，保护环境，同时提高水稻的产量和品质。因此，挖掘和利用水稻稻瘟病抗性基因一直是水稻遗传育种领域的研究热点。

扬稻6号是江苏里下河地区农科所用扬稻4号与“3021”杂交，F1种子经60Coγ射线辐照诱变，再经连续定向选育而成的中籼新品种。该品种集优质、高产、多抗、适应性广于一体，是建设两高一优农业和生产无公害绿色稻米的理想品种，已在苏、皖、鄂、豫等省大面积示范推广应用。然而，随着种植年限的增加和病原菌的变异，扬稻6号对稻瘟病的抗性逐渐减弱，这严重影响了其在生产上的应用。因此，研究在扬稻6号背景下不同稻瘟病广谱抗性基因的聚合效应，对于培育高抗稻瘟病的扬稻6号衍生品种，提高其抗病性和稳产性，具有重要的理论和实践意义。通过基因聚合，可以将多个抗病基因整合到扬稻6号中，拓宽其抗谱，增强其对不同稻瘟病菌生理小种的抗性，从而为水稻生产提供更加稳定和可靠的品种资源。

1.2研究目的

本研究旨在探究不同稻瘟病广谱抗性基因在扬稻6号背景下的聚合效应，明确不同基因组合对稻瘟病抗性的影响，筛选出具有高抗稻瘟病能力的基因聚合系。具体包括以下几个方面：一是通过分子标记辅助选择技术，构建不同稻瘟病广谱抗性基因的聚合系；二是对聚合系进行稻瘟病菌接种鉴定，分析其苗期和穗期的抗性表现；三是在病圃自然诱发条件下，评价聚合系的穗瘟抗性；四是调查聚合系的基本农艺性状，分析基因聚合对农艺性状的影响。通过本研究，为培育高抗稻瘟病的水稻新品种提供理论依据和技术支持，推动水稻抗病育种工作的发展。

1.3国内外研究现状

在稻瘟病抗性基因挖掘方面，国内外研究取得了丰硕的成果。截至目前，已经通过遗传分析、定位克隆等技术鉴定出了大量的稻瘟病抗性基因。这些基因在水稻染色体上分布广泛，并且具有不同的抗性机制。例如，Pib基因编码的蛋白含有核苷酸结合位点（NBS）和富含亮氨酸重复序列（LRR）结构域，通过识别稻瘟病菌的效应子来激活水稻的抗病反应；Pi-ta基因编码的蛋白的LRR结构域能够直接与稻瘟病菌的Avr-Pita蛋白相互作用，触发抗病信号传导。随着分子生物学技术的不断发展，全基因组关联分析（GWAS）、转录组测序等新技术也被广泛应用于稻瘟病抗性基因的挖掘，为发现新的抗性基因提供了有力的工具。

在稻瘟病抗性基因聚合研究方面，国内外学者也进行了大量的工作。通过常规杂交、分子标记辅助选择等方法，将多个稻瘟病抗性基因聚合到同一水稻品种中，以提高其抗病性。研究表明，基因聚合能够显著增强水稻对稻瘟病的抗性，拓宽抗谱。如将Pi1、Pi2和Pi9等基因聚合到同一品种中，使水稻对多个稻瘟病菌生理小种表现出高抗。然而，基因聚合也可能会对水稻的农艺性状产生一定的影响，如株高、生育期、产量等。因此，在进行基因聚合时，需要综合考虑抗性和农艺性状的平衡。

关于扬稻6号的相关研究，主要集中在其高产栽培技术、品质特性以及作为杂交稻父本的应用等方面。在稻瘟病抗性方面，虽然扬稻6号本身具有一定的抗性，但随着病原菌的变异，其抗性逐渐减弱。目前，针对扬稻6号背景下不同稻瘟病广谱抗性基因聚合效应的研究还相对较少，尤其是系统地分析不同基因组合对稻瘟病抗性和农艺性状的影响尚未见报道。这为进一步开展相关研究提供了空间和方向，本研究将填补这一领域的部分空白，为扬稻6号的改良和利用提供重要的参考。

二、稻瘟病及抗性基因相关理论基础

2.1稻瘟病概述

稻瘟病是由子囊菌Magnaportheoryzae（无性世代为Pyri