稻瘿蚊种群DNA指纹及水稻抗稻瘿蚊分子标记育种技术研究

稻瘿蚊种群DNA指纹及水稻抗稻瘿蚊分子标记育种技术研究 稻瘿蚊种群DNA指纹及水稻抗稻瘿蚊分子 标记育种技术研究 ? 164?昆虫知识ChineseBulletinofEntomology 稻瘿蚊种群DNA指纹及水稻抗稻瘿蚊 分子标记育种技术研究 黄炳超 李宏J. 张扬 Bennett4 * 谢振文张桂权肖汉祥 刘名镇周少川S.K.Katiyar4 陈伟洲黄朝锋谭玉娟徐炎康赵丽霞 200744(2) (1.广东省农业科学院植物保护研究所广州510640;2.广东省农业科学院水稻研究所广州510640; 3.华南农业大学农学院广州510642;4.国际水稻研究所马尼拉菲律宾; 5.江西省宁都县名林水稻研究所江西省宁都342818;6.印度甘地农业大学; 7.清远市农业局广东省清远市511515) DNAfingerprintingoftheAsianricegaUmidge.'Orseo//aoryzae. I.andbreedingfortheresistantvarietiesby marker.assistedselection.HUANGBing-Chao.ZHANGYang1,XIEZhen-Wen,ZHANG Gui-Qu,XIAO Han.Xiang~,LIHong2,J.BeImetl=l,LIUMing-Zhen5,ZHOUSbao-Chuan2,S.K.Katiyar 4一,CHENWei.zh, HUANGChao-Feng~,TANYu-Juan,XUYan-Kang,ZHAOLi-Xia(1.PlantProtectionRes earchInstitute, GuangdongAcademyofAgriculturalSciences,Guang~ou510640,China;2.RiceResearchInstitute,Guangdong AcademyofAgriculturalSciences,Guangzhou510640,China;3.SouthChinaAgriculturalUniversity,Gnangzhou 510642,China;4.DivisionofPlantBreeding,GeneticsandBiotechnology,InternationalRiceResearchInstitute, DAPO7777,MetroManila,Philippines;5.RiceResearchInstituteofNingduCounty,JiangxiProvince,Ningdu 342818.China;6.DepartmentofBiotechnology,lndiraGandhiAgriculturalUniversity,Raipu492006(C.G), India;7.AgriculturalBeamofQingyuanCity,Qingyuan,Guangdong511515,China) AbstractThepresentpapersummarizedtheresearchachievementsinidentificationofthepopulationsoftheAsian ricegallmidge(GM)OrseolmoryzaeWood-MasonusingDNAfingerprintingtechniqueandbreedingforresistant varietiesbymarker-assistedselection(MAS)inChinaduring1996— 2005.,I'llecoretechniquesinclude(1)first appHc~ionofDNAfingerprintingandALFPmarkersinChinaandtheworldonthestudiesonthebiotypeidentification andbiediversityofGMpopulationsfrom5Asiancountries(China,India,SriLanka,NepMandLaos)andfrom7 locationsofGuangdongprovince.China;(2)finemappingoftheresistancegeneGm6inricegermplasm'Daqiuqi' fromChinausingRAPDandSSRmarkers;(3)establishmentofthebreedingtechniquefornewresistanteultivars usingMASbasedontheclosely-linkedSTSandSSRmarkerstothegeneGm6;(4)sixnewGM-resistantrice germplasmsweredevelopedincluding'Kangwen18'and'Kangwen-ruanzban'usingtheestablishedMAS;and(5) Gm6wa$incorporatedintotherestorerlineofhybridrice.NewGM-resistanthybridcombinationshavebeenbredin4 two-linehybridsofPeiai64S/KG18,Peiai64S/KI41,Peiai64S/AK7andPeiai64S/03W16,andin1three.1ineof 'Kangwen-boyou'.TwoGM?resistanttwo-linehybridriceof'Anliangyou?qingzhan'and'Peiliangyou-kangzhan' using'Kangwen-qin~,han'withthegeneGm6astheresistancedonorwereregisteredasthenewvarietiesinJiangxi province.China.,I'|lepresentre.archachievementshasprovidedanewcontrolmeasureforGMmanagementinSouth *国际水稻研究所亚洲水稻生物技术网项目(RETA5667,CE2/CE5),广东省国际合 作项目(9751005),国家外专局外引推广项 目(Y20~/.A.A.00003),广东省人大农科议案推广项目和广东省农业科学院项目.本 文为《昆虫知识》编委会特邀稿件. **E-mail:b.c.huang@tom.120111 投稿日期:2006-12.15,修回日期:2007.01-25,再修回:2007.02.15 200744(2)昆虫知识ChineseBulletinofEntomology'165' China.Thenew1ydevelopedGM— resistantricegemplasmsandcuhivarshayebeenwidelyusedinSouthChinaand ricefarmersarebeneficiallyprofited. Keywordsrice,Orseoliaoryzae,DANfingerprinting,markerassistedselection,breeding 摘要文章综述经10年(1996,2005)研究建立的亚洲稻瘿蚊OrseoliaoryzaeWood— Mason种群DNA指 纹检测技术和水稻抗稻瘿蚊分子育种技术的研究成果.其核心技术包括5点:(1)在 国际和国内首先用 AFI方法研究亚洲5国(中国,印度,斯里兰卡,尼泊尔和老挝)及广东省7个地点亚 洲稻瘿蚊种群DNA 指纹及其生物多样性;(2)分别用RAPD和微卫星SSR技术对来源于我国的水稻资 源大秋其的抗亚洲稻 瘿蚊基因Gm6进行精细定位;(3)分别用与Gm6基因紧密连锁的STS分子标记和SSR标记,建立了分子 标记辅助选择(MAS)方法选育抗稻瘿蚊新品种的技术体系;(4)应用建立的分子标记辅助选育新技术选 育出一批抗亚洲稻瘿蚊中国种群的新品系,创造出一批新种质,包括抗蚊l8号,抗蚊软占等达国优3级 的抗稻瘿蚊新品系6个;(5)将Gm6基因导入杂交稻恢复系,选育出4个抗稻瘿蚊两系杂交稻新组合培 矮64S/KG18,培矮64S/KI41,培矮64S/AK7,培矮64S/03W16(国优2级)和1个三系杂交稻新组合抗蚊博 优.其中江西省宁都市名林水稻研究所应用本研究鉴定出的带有Gm6基因的品系抗蚊青占作为抗性 亲本,培育出的2个抗稻瘿蚊的两系杂交稻组合安两优青占和培两优抗占通过省级品种审定,率先选育 出抗稻瘿蚊种群的杂交稻.该项研究成果为控制华南稻瘿蚊的灾害发生提供新的技术,选育的抗 稻瘿蚊品种和新种质,在华南广为应用,取得显着的经济效益. 关键词水稻,稻瘿蚊,DAN指纹,分子标记辅助选择,育种 亚洲稻瘿蚊OrseoliaoryzaeWood.Mason是 亚洲稻区的主要水稻害虫之一,分布在南纬10. 至北纬27.,包括中国,印度,斯里兰卡,印度尼 西亚,马来西亚,老挝,越南,孟加拉国,泰国和 也门等国家(稻瘿蚊有2个种一亚洲稻瘿蚊 和非洲稻瘿蚊OrseoliaomHarris&Gagn~, 本文介绍的是亚洲稻瘿蚊).在中国,20世纪 40年代至50年代初,稻瘿蚊在我国南方山区, 丘陵地区普遍发生,间歇猖獗;50年代中后期 至60年代危害明显减少;70至80年代,杂交稻 在我国全面推广,双季稻,中稻,单季稻等多种 稻作在某些地方同时存在,大面积高产田的建 立,促进了高产栽培技术的推广和应用,但这种 水稻生产格局给稻瘿蚊发生提供了极为有利的 生态环境条件,使该虫由间歇发生发展到常年 发生,发生面积逐渐扩大,在发生年频率呈增高 趋势.据不完全统计,1994年我国稻瘿蚊发 生面积98万hm2,损失稻谷10多亿.其中 江西省发生40000hm,不防治情况下,一般标 葱率达30%,严重绝收.清远市是广东的贫困 山区,又是广东省稻瘿蚊发生最严重的地区,每 年发生面积6,7万hrn2,损失稻谷4500, 5250万为此,90年代初,我国农业部原全国 植保总站启动稻瘿蚊综合防治项目,以控制华 南地区稻瘿蚊的灾害发生.广东省农业科学院 (以下简称广东农科院)的任务是开展水稻抗稻 瘿蚊育种. 使用抗虫品种是经济,有效,安全的措施. 但亚洲稻瘿蚊种群有对不同抗性基因的品种致 害力不同的生物型.印度已发现有6个稻瘿蚊 生物型.黎国涛等认为在华南地区至少有4 个稻瘿蚊生物型,其中生物型4(清远阳山种 群)致害力最强.大多数国外引进的抗性品 种对其缺乏抗性,不同基因型的水稻品种对不 同生物型的稻瘿蚊种群有不同的抗性反应.深 入研究亚洲稻瘿蚊种群的分子特点,是水稻抗 稻瘿蚊育种和抗性品种的基础.因此,本项目 首先用扩增片段长度多态性(AFLP)技术分析 稻瘿蚊DNA指纹,研究稻瘿蚊不同生物型种群 的分子特点和生物多样性,为抗稻瘿蚊品种的 选育和推广应用提供依据. 由于稻瘿蚊抗虫表型鉴定受到气候和生产 条件的限制,使得通过常规育种方法选育稻瘿 蚊抗性品种非常困难.利用分子标记辅助选择 ? 166?昆虫知识ChineseBulletinof'~ntomology (markeraidedselection,MAS)方法选育抗虫基因 品种(系),避开繁杂的表型抗性鉴定,直接选择 基因型,加快抗虫品种的选育过程.本课组 在前期的研究中,发现来源于中国稻种资源大 秋其的抗稻瘿蚊基因是一个显性单基因,该基 因抗中国4个稻瘿蚊生物型,命名为Gm6(t), 并将该基因初定位在水稻第4染色体上,位于 RG214和RG1632个标记之间.抗性遗传 研究表明Gm6基因与国际上报道的Gml, Gm2,Gm3和Gm4(t)不等位,与Gm5(t)和羊山 占的抗稻瘿蚊基因也不同,是一个新的抗稻瘿 蚊基因.本项目在这些研究的基础上,对 Gm6基因进行精细定位,并用分子标记辅助选 择方法,将Gm6基因导入常规优质水稻和杂交 稻恢复系,为广东省和华南稻瘿蚊区提供抗稻 瘿蚊的环保型常规优质水稻和杂交稻组合,达 到不使用农药,能控制稻瘿蚊灾害发生的目的, 对于节约成本,提高水稻种植效益具有重要的 意义. 目前,国际上已鉴定了9个亚洲抗稻瘿蚊 基因.已报道Gml基因抗中国生物型1 和3,抗印度生物型1,3和5;Gm2基因抗中国 生物型1和2,抗印度生物型1,2和5;Gm3基 因抗印度生物型1和4;Gm4基因抗印度生物 型1,2和4;Gm5基因抗中国生物型1,抗印度 生物型1和5;Gm6基因抗中国生物型1,2,3 和4(上述);Gm7基因抗印度生物型1,2,3和 4.这9个抗稻瘿蚊基因已有4个被分子定位, Gm2,Gm6和Gm7定位在第4染色体的长臂 上,而Gm4位于第8染色体上】.但未 有用MAS方法选育抗亚洲稻瘿蚊中国种群的 常规新品种和杂交稻的报道. 本文综述本课题组经10年(1996,2005) 研究建立了亚洲稻瘿蚊种群DNA指纹检测技 术和水稻抗稻瘿蚊分子育种技术的研究成果. 1亚洲稻瘿蚊种群DNA指纹及其生物 多样性分析 利用AFLP技术分析了印度,中国,斯里兰 卡,尼泊尔,老挝5个国家15个亚洲稻瘿蚊 200744(2) DNA样本,AFLP数据的聚类分析表明这几个地 点的稻瘿蚊样本可分为2组,中国与老挝和东 印度组及印度其它样本和斯里兰卡,尼泊尔组, 这2组明显有地理位置关系.研究结果还在印 度东部发现了一个新的生物型,使印度稻瘿蚊 .AFLP指纹 的生物型由原来的5个增至6个 还能鉴别稻瘿蚊成虫的性别二态性,并能将稻 瘿蚊与其主要寄生蜂Platygasteroryzae区分. 1997年首先在马来西亚国际水稻生物大会发 表有关研究结果,为国际领先.加.1998年记录 在国际水稻研究所年度项目报告中,2000年 在《Genome))全文正式发表J. 利用AFLP技术对采自广东省的7个不同 地点,不同稻瘿蚊生物型样本进行DNA指纹分 析,为鉴别稻瘿蚊生物型及揭示其所在的遗传 进化关系探索方法和积累资料.生物型测定结 果来看,花都与高州,新会与五华,阳山与封开 分别属于生物型1,2,4;清远则属于生物型3, 同阳山的反应比较接近,差别在于W1263,前者 为抗后者为感.所用的4对引物组合对稻瘿蚊 DNA都能扩增丰富的DNA带.根据读取的数 据,用DPS软件进行的聚类分析结果表明,不 同引物所对稻瘿蚊DNA扩增的指纹的聚类结 果有所不同,PstI(91)与MseI(F10)引物组合 的聚类结果,无论是在同一地点的生物型种群 内或是不同地点同一种生物型种群内与生物型 的划分归类基本一致.其它引物组合的聚类结 果则与生物型的划分归类不完全一致.本研究 应用4对引物分析广东稻瘿蚊不同生物型种群 表明,不同引物组合间对不同稻瘿蚊生物型种 群的聚类分析结果不一致,只有1个组合引物 所扩增的广东7个地点4个稻瘿蚊生物型DNA 指纹可以进行较清晰聚类,也就是说鉴定稻瘿 蚊生物需要找到适合的引物组合,这一结论和 对亚洲五国稻瘿蚊DNA指纹分析的研究结果 类似圳. 亚洲稻瘿蚊种群DNA指纹及其生物多样 性分析2项结果,使我们从分子水平认识防治 对象的生物多样性和遗传特点,中国的稻瘿蚊 种群和南亚地区稻瘿蚊种群是不同的],一 200744(2)昆虫知识ChineseBulletinofEntomology'167' 个侧面认识大多数国外引进的抗性品种对中国 稻瘿蚊种群缺乏抗性的原因,不同基因型的水 稻品种对不同生物型的稻瘿蚊种群有不同的抗 性反应,与亚洲稻瘿蚊种群生物多样性有关. 我们必须研究和开发我国抗稻瘿蚊的水稻资 源.同时这些研究结果为抗稻瘿蚊品种的选育 和推广应用提供依据. 2抗稻瘿蚊基因C,m6的分子精细定位 用随机扩增多态性(randomamplified polymorphicDNA,RAPD)技术将中国农家品种 大秋其的抗中国4个稻瘿蚊生物型的Gin6基 因定位于水稻第4染色体上,位于RG214(1.0 cM)和RG476(2.3cM)2个RFLP标记之间J. 中国水稻栽培品种多抗1号(大秋其的衍生品 系)携带一个能抗中国4个稻瘿蚊生物型的显 性单基因Gm.6(t).应用随机扩增多态性DNA (RAPD)技术,我们对多抗1号和感虫品种丰艮 占的杂交后代进行分析,RAPD标记OPM.06 (1400)扩增出一个座位与Gm.6(t)连锁,这个 座位随后被定位在水稻第4染色体上.位于 RFLP标记RG214和RG476之间,其遗传距离 分别为1.0和2.3cM.通过多抗1号和含Gm. 2基因的印度栽培稻Phalguna杂交后代的分离 群体分析,Gm.2基因也被定位在水稻第4染色 体上,与Gm.6(t)间的遗传距离约为16cM.为 了将Gm.6(t)基因转到中国杂交稻亲本明恢63 和IR50404中,我们发展了一个以聚合酶链式 反应(polymerasechainl~aetion,PCR)为基础的分 子辅助选择试剂盒.这个试剂盒包含了以克隆 RG214和RG476末端序列而设计的PCR引物. PCR产物经特殊的限制性内切酶酶切后,能在 多抗1号和杂交稻亲本间显示出多态性.这个 试剂盒将会加速将稻瘿蚊抗性基因转到中国的 杂交稻中J. 利用2个简单序列重复(simplesequence repeast,SSR)标记(RM348和RM255)和一个序 列标签位点(sequencetaggedsite,STS)标记 (RG476/ScaI)将Gm6基因初定位在第4染色 体的长臂上,然后利用网上公布的序列信息在 附近设计高密度的位置特异微卫星标记,对 Gm6基因作精细定位,将其定位在PSM112和 PSM114两标记之间,遗传距离为0.4cM的区 域内,另有PSM101,PSM106和PSM1153个标 记与Gm6基因完全连锁.筛选出2个BAC重 叠克隆AL(~6645和AL606660用于Gm6基因 的物理作图,利用这2个克隆上有多态的位置 特异微卫星标记将该基因限定在大约158kb 的物理区域内驯. 抗稻瘿蚊基因Gm6的分子精细定位为水 稻抗稻瘿蚊分子育种打下了基础,也是分子育 种的重要技术组成部分. 3水稻抗稻瘿蚊分子育种技术的建立 稻瘿蚊抗性的分子标记辅助选择,分别用 RFLP,RAPD,STS和SSR标记对6个抗稻瘿蚊 基因(Gm1,Gm2,gm3,Gm4,Gm5(t)和Gin6(t)) 进行标记和定位,其中4个基因(Gm2,Gm4, Gm5(t)和Gm6(t)),已经分别定位在水稻基因 组的第4,8,12和4染色体上.对紧密连锁的 RAPD标记进行了克隆,测序,构建了用于分子 标记辅助选择的STS标记和内切酶.开发了供 育种家用于分子标记辅助选择的试剂盒,试剂 盒含有能识别抗性供体和受体亲本品系多态性 的适当的STS标记和内切酶.这些试剂盒已在 印度和中国用于将不同的抗稻瘿蚊基因转育导 人商业性的品种中,和通过分子标记选择将多 个抗性基因聚合以培育广谱和长久抗性的品 种】. 在中国,这一技术分别用与Gm6基因紧密 连锁的STS分子标记和SSR标记,建立了MAS 方法选育抗稻瘿蚊新品种.首先对育种亲本进 行多态性分析,能快捷地从基因型角度鉴定出 高代材料是否含有Gm6基因,从F2,F6代等 育种群体中筛选出含有Gm6基因的株系,从杂 交稻的F1代种群鉴定出真假含有Gm6基因的 株系,然后通过大田农业性状的观察,筛选出抗 稻瘿蚊新品种(系).比传统直接单从抗性表现 型方法选育抗稻瘿蚊新品种更准确和快捷b. ? 168?昆虫知识ChineseBulletinofEntomology 4分子标记辅助选育抗稻瘿蚊优质稻 新品系 19992002年用与抗稻瘿蚊的基因Gm6 紧密连锁的分子标记,探索用MAS的方法,成 功地选育抗稻瘿蚊的品系.首先用RAPD OPM06标记鉴别和确认出大秋其及其衍生品 系抗蚊青占,抗蚊2号,抗蚊3号,抗蚊5号,多 抗早占等10个品系含有Gm6基因;分别用 RG4761Alu1和RG476,ScaI标记确定了育种亲 本的多态性;1999年用OPM06标记,从丰银占/ 大秋其F3家系中,鉴定出15个抗稻瘿蚊的株 系;2000—2001年用RG476/Alu1标记从抗蚊青 占/桂99的F4和F6家系中分别鉴定出21个和 7个抗稻瘿蚊株系,成功地将Gin6基因转入到 杂交稻的恢复系中去.2001—2002年用 RG214/HhaI和RG214/Sca1分别从抗蚊青占, IR56和矮小占/抗蚊青占F3家系中筛选出11 个和5个抗稻瘿蚊株系.所筛选出的抗性品系 的抗性表现型与基因型的结果一致b]. 2003—2005年利用与Gm6紧密连锁的位 置特异性微卫星(position.specificmicrosatellite. PSM)标记进行分子标记辅助抗性育种.利用 PSM101标记对3个抗稻瘿蚊新品系KG18, KI41和AK7的F10代进行了分析,其带型均与 抗性亲本一致;利用PSM101标记从巴太香占/ KG18的197个F2家系中鉴定出47个抗稻瘿 蚊株系,经抗性表型鉴定,筛选出的抗稻瘿蚊株 系的抗性表现与基因型一致;利用PSMIO1标 记,对抗稻瘿蚊两系杂交稻的Fl真假杂交进行 测定,结果表明为真杂b.引. 1996—1997年,鉴定选育出带有基因Gm6 的抗蚊青占",抗蚊青占参加1999年和 2000年广东省水稻新品种区试(晚造)产量均 名列第3名,产量分别6122.7kg/hm2和6 463.2kg/hm2,比对照种粳籼89增产2.66%和 5.78%.抗蚊青占不仅高抗稻瘿蚊,还抗白叶 枯病(?型菌),米质一级.已在广东,广西,江 西,福建和湖南等省区的稻瘿蚊区种植,累计超 过60800hIn2.达到减少用药,保护环境,又能 200744(2) 控制稻瘿蚊灾害发生,提高产量和效益的目 的. 20002004年,通过田间农艺性状的观察 和米质分析,选育出高抗稻瘿蚊的抗蚊18号和 抗蚊软占等6个常规优质(国优3级)的籼稻新 品系,抗蚊18号参加2004年和2005年广东省 水稻新品种区试,抗蚊软占推荐参加2005年广 东省水稻新品种预试引. 抗蚊18号(编号KG18)是广东省农业科学 院(植物保护研究所,水稻研究所)以桂99/抗蚊 青占为亲本,用分子标记辅助选择方法选育出 来的新品系,高抗稻瘿蚊,丰产,全生育期120 d.千粒重21.5g,2002年晚造小区8643kg/ hm2.早晚兼用.2003年早造在清远市清新县 太平镇试种表现高抗稻瘿蚊,丰产.在周边对 照种无效分孽标葱率12.9%一21.6%的情况 下,抗蚊18号无标葱". 抗蚊软占(编号KZ10)是广东省农业科学 院植物保护研究所,以中二软占/抗蚊青占为 亲本,转育Gm6基因选育出来的优质高抗稻瘿 蚊新品系,软性米,千粒重20.0g,全生育期 115d.2003年早造在清远市清新县太平镇试 种表现高抗稻瘿蚊,丰产.在周边对照种无效 分孽标葱率12.9%21.6%的情况下,抗蚊软 占无标葱,产量9677.4kg/hm引. 抗蚊18号和抗蚊软占与粳籼89(CK)产量 比较见表1. 表1抗蚊l8号和抗蚊软占与粳籼89(CK)产量比较 (20O4年晚造,广州) 注:表中数据为3次重复平均值,(下同). 5抗稻瘿蚊杂交稻的选育 广东农科院植保所用上述分子标记辅助选 育出来的抗抗稻瘿蚊新品系,组配了4个两系 杂交稻组合培矮64S/KG18,培矮64S/KI41, 200744(2)昆虫知识ChineseBulletinofEntomology'169. 培矮64S/AK7,培矮64S/03W16和1个三系杂 交稻组合抗蚊博优.培杂软占(培矮64S/ 03W16)(国优2级)推荐参加2005年广东省水 稻新品种区试.4个组合表现丰产,产量比较 如表2. 江西宁都名林水稻研究所与广东农科院合 作,用广东农科院提供的抗蚊青占(含Gm6基 因)为父本培育出2个抗稻瘿蚊的两系杂交稻 组合安两优青占和培两优抗占.其中安两优青 占在2004年3月通过江西省品种审定,并参加 2004年国家南方区试.培两优抗占2005年3 月通过江西省品种审定. 表24个两系杂交稻新组合的产量比较 ,广州) (2004年晚造 6成果应用情况 培育出的带有Gm6基因的品种(系)在我 国华南(广东,广西,江西,和福建)稻瘿蚊区试 验推广161000hIl12(241.5万亩),广为应用,对 控制华南稻瘿蚊的灾害发生,减少农药使用,提 高农户的经济效益有积极的作用,获社会经济 效益1.93亿元. 广西农科院,江西名林水稻所和福建三明 农科所用带有Gm6基因的品种(系)作为育种 抗性亲本开展了抗稻瘿蚊育种. 7结语 本项目经10年研究,广东省农业科学院 (植保所和水稻所),华南农业大学,国际水稻研 究所和江西名林水稻研究所合作,植物保护,遗 传育种和分子生物技术等多学科联合攻关,研 究建立了以稻瘿蚊种群DNA指纹研究分析技 术,抗稻瘿蚊基因Gm6的精细定位,分子标记 辅助选育抗稻瘿蚊品系,Gm6基因导入杂交稻 恢复系并培育抗稻瘿蚊杂交稻作为技术要点, 形成水稻抗稻瘿蚊分子育种技术体系.培育出 的带有Gm6基因的新品种(系)在我国华南(广 东,广西,江西,和福建)稻瘿蚊区试验推广并为 育种部门应用.该项成果为我国抗稻瘿蚊育种 提供了新技术和新种质,为控制稻瘿蚊的灾害 发生提供了新的技术措施. 在国际上首先用AFLP方法,研究亚洲5 国(中国,印度,斯里兰卡,尼泊尔和老挝)DNA 指纹及其生物多样性;在国内首先用AFLP方 法广东省7个地点稻瘿蚊种群DNA指纹及其 生物多样性. 在国际上首先建立了水稻抗稻瘿蚊MAS 育种的技术体系.在育种层面,这个技术体系 包括对抗稻瘿蚊基因Gm6MAS方法选育抗亚 洲稻瘿蚊中国种群的常规优质新品系和杂交 稻. 对抗稻瘿蚊基因Gm6精细定位,有2点在 国际和国内具有创新: (1)是将中国农家品种大秋其的抗中国4 个稻瘿蚊生物型的Gm6基因定位于水稻第4 染色体上,位于RG214(1.0cM)和RG476(2.3 cM)2个RFLP标记之间. (2)是利用微卫星(simplesequencerepeats SSR)技术,将Gm6基因进一步精细定位于水稻 第4染色体PSM112和PSM114之间,遗传距离 为0.4cM,且与PsM101.PSM106和PsM115三 个标记紧密连锁.筛选出2个BAC重叠克隆 AL606645和AL606660用于Gm6基因的物理作 图,利用这2个克隆上有多态的位置特异微卫 星标记将该基因限定在大约158kb的物理区 域内. 在国际和国内首先用MAS方法选育抗中 国稻瘿蚊种群的新品系,包括两方面的研究,应 用与Gm6基因紧密连锁的STS分子标记和SSR 标记,用MAS方法选育抗中国稻瘿蚊种群的新 品系;用MAS方法成功地将Gm6基因导人到 常规优质稻中去,培育出抗中国稻瘿蚊种群的 优质稻新品系,选育出抗稻瘿蚊的抗蚊18号和 ? 170?昆虫知识ChineseBulletinofEntomology 抗蚊软占(达国优3级)等6个常规优质籼稻新 品系. 成功地将Gin6基因转入到杂交稻(三系和 二系)的恢复系中去,培育出抗中国稻瘿蚊种群 的杂交稻,包括4个两系杂交稻组合培矮64S/ KG18,培矮64S/KI41,培矮64S/AK7,培矮64S, 03w16(命名培杂软占,达国优2级)和1个三 系杂交稻组合抗蚊博优.其中安两优青占在 2004年3月通过江西省品种审定,并参加2004 年国家南方区试.安两优抗占2005年3月通 过江西省品种审定.在国际上首先培育出抗稻 瘿蚊种群的杂交稻. 培育出的带有Gin6基因的品种在我国华 南稻瘿蚊区广为应用,对控制稻瘿蚊的灾害发 生,减少农药使用,提高农户的经济效益有积极 的作用. 对亚洲5国和广东稻瘿蚊种群DNA指纹 及其生物多样性分析2项结果,使我们从分子 水平认识防治对象的生物多样性和遗传特点, 从一个侧面认识大多数国外引进的抗性品种对 中国稻瘿蚊种群缺乏抗性的原因,不同基因型 的水稻品种对不同生物型的稻瘿蚊种群有不同 的抗性反应,与亚洲稻瘿蚊种群生物多样性有 关.我们必须研究和开发我国抗稻瘿蚊的水稻 资源.同时这些结果为抗稻瘿蚊品种的选育和 推广应用提供依据. 抗稻瘿蚊分子育种技术体系分别用与 Gm6基因紧密连锁的STS分子标记和SSR标 记,建立了分子标记辅助选择(MAS)方法选育 抗稻瘿蚊新品种技术体系.首先对育种亲本进 行多态性分析,能快捷地从基因型角度鉴定出 高代材料是否含有Gin6基因,从F2,F6代等 育种群体中筛选出含有Gm6基因的株系,从杂 交稻的Fl代种鉴定出真假含有Gm6基因的株 系,然后通过大田农业性状的观察,筛选出抗稻 瘿蚊新品种(系)和杂交稻.比传统直接单从抗 性表现型方法选育抗稻瘿蚊新品种更准确和快 捷.抗稻瘿蚊分子育种技术体系国际上还未有 报道. 使用抗病虫品种是华南稻区综合防治和实 200744(2) 现可持续控制技术的重要措施.当前,水稻品 种的选育正向优质多抗丰产的方向发展.华南 稻瘿蚊区急需抗稻瘿蚊的品种.以往抗稻 瘿蚊育种和抗性鉴定,是以稻瘿蚊种群进行抗 虫鉴定.每年从越冬寄主采集稻瘿蚊,经2代 繁殖(每代30d左右),然后接虫,接虫后25, 30d才进行评定抗性级别,耗时3个多月,工作 十分繁重,又受气候,虫源和养虫试验条件的影 响,准确性较差.用分子标记辅助育种方法,播 种后7d,就能开始DAN提取和分析,3,5d就 有结果,能准确,快捷地确定抗性株系,又不受 气候,虫源和养虫试验条件的影响,是进行抗稻 瘿蚊育种的新途径?...但是分子标记辅助选 育的基础是首先要作好抗性基因的鉴定,识别, 抗性遗传分析,分子标记和定位等工作,这需要 时间,经费及设备,并需要育种家,分子生物学 家和植保工作者的紧密合作. 参考文献 l梁帝允.世界农业,1997,(3):27—56. 2农恒科.广西植保,1996,(3):2O22. 3KalodeM.B.,BenturJ.S.InsectSic.App1.,1989,(10): 219,224. 4黎国涛,谭玉娟,潘英.植物保护,1983,10(30):147 — 152. 4谭玉娟,张扬,黄炳超,徐炎康,赵丽霞,等.植物保护学 报,1996,23(4):315320. 5KatiyarS.K.,TanY.J.,HuangB.C..ChandelG.,XuY. 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