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本成果應用現代生物技術,探討、破解和鑒證南方秈稻品種三黃占2號對稻瘟病的持久抗病性內容實質、多基因抗性的組成及其分子抗性遺傳機製,並應用加代回交及分子標記輔助選擇技術成功地把多個抗性基因導入到感病的高產栽培稻中,構建多基因抗性新種質。在稻瘟病持久抗性基礎理論及育種技術方法上取得了重要創新和突破:1、應用DNA指紋分析技術,從分子水平上闡明了華南秈稻區稻瘟病菌的遺傳宗譜 構成及其演變規律。深入探討和鑒證了病菌宗譜與寄主品種互作在我省矮杆育種史上的協同進化關係,寄主選擇對病原菌群體結構演化所起的主導作用。根據其DNA指紋的相似性把病原菌係劃分為39個遺傳宗譜,確定GDL2、GDL1和GDL6為優勢宗譜,從中篩選出對持久抗瘟性品種三黃占2號抗性基因有準確鑒別能力的代表菌株5個。2、應用候選抗性基因方法,確認了三黃占2號的質量抗性是由Pi-GD-1、Pi-GD-2 及Pi-GD-3 等三個主效基因所支配,此外,草酸氧化酶類蛋白、病程相關蛋白、鹽脅迫誘導蛋白、幾丁質酶和離子通道調節器5個防衛基因與數量抗性顯著相關。分子遺傳分析闡明了三黃占2號的抗性遺傳機製。三個主效基因各自對不同地方的代表菌株具有不同的抵抗性。任何兩個基因組合一起,抗性有互補作用,三個主效基因聚合一起,表現完全互補抗性,構成了三黃占2號的廣譜抗病性基礎,在我國南方秈稻以及東南亞稻區發揮了不同的抗性水平。5個與數量抗性相關的防衛基因與主效基因相互協調,在抗性上表現抗入侵、抗擴展和減少發病麵積的功能作用。3、以防衛基因進行稻瘟病數量抗性分析。研究結果表明,這一方法不單可以提高數量抗性座位 的檢測效率,而且有效防衛基因標記可在育種中直接用於對數量抗性的累加。這是迄今止,應用分子標記輔助QTL選擇提高水稻稻瘟病數量抗性第一個成功的例子。4、應用加代回交與分子標記輔助選擇相結合,創新性地在BC3F3代以分子標記分析與病理評價相結合進行抗性選擇及農藝性狀選擇。成功地將三黃占2號多個抗性基因導入到優質、高產品種中,獲得了BC-10、BC-116兩個具有多基因抗性、高產、優質新品係,畝產達到450-500公斤。說明了多基因抗性是可以在雜交育種後代遺傳的,關鍵是導入方法和選擇技術。這一研究取得了初步成功,為今後稻瘟病持久抗性品種的選育奠定了堅實基礎。專家評價認為本項目在稻瘟病持久抗性研究及應用技術上取得重大突破。5、應用抗性基因同源序列法 分析了三黃占2號育成的第一代衍生抗病品種 。結果表明RGA可以在DNA水平上反映出這些品種間密切的親緣關係及其抗性的多樣性。6、本研究對三黃占2號稻瘟病持久抗性的鑒定、分子遺傳機製的剖析以及持久抗性種質構建的技術方法在國內外已產生了重大的影響。廣東農科院水稻所以三黃占2號為抗源,先後育成了三蘆占7號、七袋占、綠黃占、清蘆占11、七黃占、矮三蘆占等抗病品種,1994-2002年累計推廣麵積105.79萬公頃,創社會效益達7.14億元。以本成果為基礎,廣東農科院現已進一步開展分子育種,已獲得了一些優質、抗病、高產的新品係 。據國際水稻所提供的材料,目前亞洲5個國家和兩個國際研究機構亦在利用本研究的材料和結果進行抗病基礎研究和分子育種。此外,國際水稻所與美國的大學合作,以三黃占2號作為模式植物開展植物防衛機製的研究。 本研究發表論文20篇,在國內一級學報以上核心刊物發表論文10篇。研究成果經國內外專家評定及查新結果認為,成果在整體水平上達到國際先進水平,部分達到國際領先水平。
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