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整体基因组转移、多倍体化与分子标记辅选结合选育优质多抗高产水稻

蔡得田  宋兆建  陈冬玲  葛杰  董千华  何玉池  
【摘要】:水稻的主要病虫害如稻瘟病、白叶枯病和褐飞虱等都存在许多生理小种,且突变快,而优质高产也同样受到系列基因控制,因此采用新型多基因转入技术对于选育多抗优质高产的作物品种极为重要。建立“整体基因组转移、多倍体化与分子标记辅助选择的多基因聚合技术”体系,获得抗稻瘟病、白叶枯病和褐飞虱的优质高产多倍体水稻品系极为重要。其研究意义在于:抗性基因来源自然(水稻品种或野生稻物种),不存在外源基因转化的安全争议性:通过整体基因组转移和多倍体化整合,把复杂的、耗钱的多基因转移过程简单化、经济化,使广大的育种者在田间即可操作完成,同时整体基因组转移具有保持相应基因序列位置、维系基因网络和谐关系、利于稳产高产的优点,也可以避免分子生物技术转基因经常遇到的转入位点不确定性、转入拷贝非单一性和带入非目标基因的副作用性和转基因的沉默性等问题。通过严格的苗期病虫接种初选和开花结实期考种筛选,大大提高常规选择的准确性,大幅度减少分子标记测选的工作量;最后通过对存活株的分子标记(稻瘟病Pi2、Pi9,白叶枯病 Xa21、Xa23,褐飞虱Orf5、Bph15,减数分裂稳定性PMeS的PHS-1、MND-1)的精确选择,极大程度提高选择的准确性和后续研究的延续性,把整个聚合基因选育良种过程的上中下游技术联成一体,成为实用性强、效率高、花费较少的技术体系,对于现代育种技术发展及其应用于超级稻育种都具有重要的引导作用和应用价值。其选育程序如下: (1)选择优质高产品种为基础亲本,以抗性基因来源于农家品种或野生稻的改良品系为特配亲本: (2)通过聚合杂交和多倍体化,发挥远缘杂种和多倍体的双重优势,以多倍体形式聚合多种类多个基因(如A1aA1aA2bA2b×A3cA3cA4dA4d→A1aA2bA3cA4d)以保持抗稻瘟病、抗白叶枯病、抗褐飞虱和多倍体减数分裂稳定性(PMeS)基因聚集于同一杂种; (3)通过严格的苗期病虫接种初选、开花结实期观察考种选择和存活株的分子标记精确选择的“过三关”措施,准确获得设计目标的杂种; (4)经过连续自交或回交选育获得符合育种目标的“优质高产多抗的多倍体水稻品系”。

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