湖北省稻瘟病重发区病菌群体致病性分化及水稻抗瘟基因的遗传分析

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1、华中农业大学博士学位论文湖北省稻瘟病重发区病菌群体致病性分化及水稻抗瘟基因的遗传分析姓名：杨小林申请学位级别：博士专业：植物病理学指导教师：喻大昭；戚华雄201206湖北省稻瘟病重发区病菌群体致病性分化及水稻抗瘟基因的分析摘要水稻稻瘟病是危害全球水稻生产最严重的病害之一，通过抗性品种防治稻瘟病的措施在当前被认为既经济有效又与环境相和谐，能有效地减少稻瘟病直接或间接所带来的损失。然而在实际生产中，含有单一抗性基因的抗性品种，长时期使用后会因为稻瘟病菌新的优势种群的出现而抗性渐失，因此，通过对稻瘟病菌群体致病型结构和遗传结构及其变异规律的分析：对抗性基因开展田间抗瘟性评价；同时利用不同的

2、的水稻材料，对新的抗病基因进行探索等研究，可以为抗性品种的合理利用、克服抗病品种的感病化提供理论依据，从而长期、有效地控制该病害。基于中国鉴别品种和单基因品系以及rep．Pot2．PCR指纹技术，对湖北省稻瘟病重发区病菌群体的毒性结构及DNA指纹图谱进行了分析，结果表明，湖北省稻瘟病菌群体具有较丰富的毒性类型，根据对中国鉴别品种的致病性反应，2006．2010的单孢菌株可分成7群53个生理小种；根据对单基因品系的致病性反应，2009—2010年的菌株可分成72个致病类型。不同年份的稻瘟病菌群体在致病型组成上有差异，但在优势致病类型上没有明显的不同。在73％的指纹相似性水平上可将204

3、菌株划分成112个不同的单元型和14个遗传谱系；14个谱系中没有出现绝对的优势谱系；不同年份稻瘟病菌群体遗传结构存在差异，但未发生明显的演化。DNA指纹分析的遗传谱系与生理小种(致病类型)之间呈复杂对应关系。湖北省稻瘟病重灾区稻瘟菌群体对抗性基因Pf．驴的毒性频率较低，表明Pf一矿基因在湖北省水稻稻作区有很好的利用价值。湖北省的恩施、宜昌、咸宁地区，一直是湖北省水稻稻瘟病的重发区和常发区。为了明确20个抗稻瘟病基因在湖北省的抗性水平及利用价值，选择恩施地区的金子坝和两河口、宜昌地区的远安县和咸宁地区的崇阳县作为水稻稻瘟病自然诱发接种试验点，对以丽江新团黑谷为轮回亲本培育而成的持有垂直

4、抗性基因的20个水稻单基因系进行稻瘟病自然诱发接种。结果表明：抗性基因尸f．矽、Pi．9、Pi．20和Pf∥对叶瘟有很好的抗性，而抗性基因Pi—a、Pi．t、Pi．ta、Pi-z‘、Pi．J2(t)对叶瘟的抗性不好。抗性基因尸z一驴、尸，一矽、尸f一5御、Pi．9和Pi-z5对穗颈瘟也有很好的抗性，而抗性基因尸f文Pi—la、Pi-z‘、Pi一12m、Pi．z对穗颈瘟的抗性不好。总结3年来20个垂直抗性基因在恩施、宜昌和咸宁的抗性情况，结果表明抗性基因只一胪、Pi-9和华中农业大学2012届博士研究生学位论文Pi-z5对稻叶瘟和抗稻穗颈瘟均有良好的抗性，可以作为湖北省水稻抗性基因或抗

5、源基因合理使用，而抗性基因Pf以Pi。ta、Pi-z‘、Pi．12p)因对稻叶瘟和稻穗颈瘟的抗性较差，所以在推广使用时应谨慎。利用22个稻瘟病菌鉴别菌株对600份水稻品种(系)进行了抗瘟性测定，并对测定结果进行了聚类分析和品种(系)基因型推导。抗病性测定结果表明，600份品种(系)中有252份品种(系)对鉴别菌株表现出稳定的抗感反应，且这252份品种(系)对鉴别菌株的抗谱存在明显的多样性。根据供试品种(系)对鉴别菌株抗感反应型的聚类分析，可将252份品种(系)划分为15个组，各组的品种(系)对鉴别菌株的反应型和抗性频率存在明显差异。基因型推导结果表明，在252份品种(系)中，70份品

6、种涉及14个抗瘟基因，181份品种(系)含有与已知的抗性基因都不相同的抗性因子。聚类分析结果与基因型推导结果不存在简单的一一对应关系。珍科、魔王谷等10份品种(系)可作为田间抗瘟性筛选的候选材料。以抗稻瘟病的云南省地方品种魔王谷(MWG)和感稻瘟病的湖北省地方品种鄂晚8号(EW8)为亲本材料，建立的双单倍体分离群体(DH)由96个株系组成，由此建立的分子遗传图谱包含120对SSR分子标记。通过菌株对亲本材料MWG／EW8不同的致病性反应，从22个菌株中筛选得到5个毒性不同的鉴别菌株，利用这5个鉴别菌株对DH系进行人工注射接种，考察该DH群体对稻瘟病的抗性。把DH系每一株系的病级数据输

7、入到DH群体的分子标记数据库中，利用MAPMAKER．／EXP3．0软件采用区间作图法对抗稻瘟病数量性状位点(QTL)进行检测，共鉴定出3个抗性QTL，均位于第6染色体长臂RM541附近，3个抗病QTL对抗病表型的贡献率介于7．7％．15．2％之间。3个抗病QTL均来源于抗病亲本MWG。关键词：水稻；稻瘟病菌；致病型；遗传谱系；垂直抗性基因；基因推导；DH系；QTLIIAbstract砌ceblast，causedbythefungalpathogenMa