一種白葉枯病抗性粳稻育種新方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及農(nóng)業(yè)科學技術領域，尤其是指一種特定而高效地將秈稻白葉枯病抗性 基因滲入粳稻的水稻育種方法，具體地說是一種白葉枯病抗性粳稻育種新方法。
【背景技術】
[0002] 水稻是全世界最重要的糧食作物之一，其栽培面積和總產(chǎn)量僅次于小麥。由于亞 洲2億人口中4/5及非洲和拉丁美洲近10億人口中1/3均以稻米為主要食物來源，所以水 稻生產(chǎn)對發(fā)展中國家的重要性尤為突出。我國是世界稻谷生產(chǎn)大國。據(jù)近十年來的統(tǒng)計， 年平均生產(chǎn)稻谷占世界稻谷總產(chǎn)的36. 9%，居世界第一；水稻播種面積占世界總播種面積 的22. 8%，僅次于印度；稻谷的平均畝產(chǎn)約為380千克，比世界平均畝產(chǎn)高，在主要產(chǎn)稻國中 名列前茅。近年來，隨著我國工業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高，對稻米的需求不斷加大， 而隨著水稻病蟲害的爆發(fā)、人口持續(xù)增長、干旱加劇、鄉(xiāng)村勞動力匱乏以及環(huán)境污染等要素 的影響，我國水稻生產(chǎn)正日益跟不上需求量的增加，使得我國糧食的自給率逐年下降，水稻 種植和糧食安全問題正面臨嚴峻的挑戰(zhàn)。
[0003] 水稻白葉枯病又稱白葉瘟、茅草瘟、地火燒等，在歐洲、非洲、南美、美國、澳大利 亞、亞洲都有發(fā)生，而又以日本、印度、我國發(fā)生最為嚴重，給包括我國在內(nèi)的亞洲熱帶及亞 熱帶地區(qū)的水稻生產(chǎn)帶來嚴重的危害。在中國，20世紀30年代在蘇、浙最早發(fā)現(xiàn)，長江以 南(包括華南和云南）和江淮平原秈稻產(chǎn)區(qū)是常發(fā)區(qū)。該病20世紀50年代末至60年代在 長江下游稻區(qū)的江蘇，70?80年代在淮南、皖中、鄂中丘陵、鄂東、江漢平原和華南等稻區(qū) 多次流行。20世紀80年代后曾得到了有效的控制，白葉枯病在生產(chǎn)中幾乎"銷聲匿跡"了。 20年后，此病害卻在長江流域一些種植新組合的稻田里重新大爆發(fā)，在多省每年都有不同 程度的發(fā)生。
[0004] 水稻白葉枯病主要發(fā)生于葉片及葉鞘上，初起在葉緣產(chǎn)生半透明黃色小斑，以后 沿葉緣一側或兩側或沿中脈發(fā)展成波紋狀的黃綠或灰綠色病斑；病部與健康部分界線明 顯；數(shù)日后病斑轉(zhuǎn)為灰白色，并向內(nèi)卷曲，遠望一片枯槁色，故稱白葉枯病。水稻白葉枯病 病原菌為水稻黃單胞菌。初侵染源主要是病草和病谷，細菌經(jīng)水流傳播到秧田，引起秧苗發(fā) 病。早稻秧苗感染后往往不表現(xiàn)癥狀，成為帶菌苗。晚稻在三四葉期就可表現(xiàn)癥狀。秧田 期淹水，秧苗期淹水，秧苗被感染的機會增多，淹水沒頂次數(shù)越多，時間越長，秧苗帶菌率越 高。當帶菌苗或顯癥狀的秧苗移栽到大田后，到分蘗末期稻株抗病力降時開始發(fā)病，成為中 心病株。以后又在病株的病部產(chǎn)生大量的菌膿，借灌水和暴風雨傳播，不斷進行再侵染，使 病害在田間不斷擴大蔓延。水稻白葉枯病對水稻生產(chǎn)的影響極大，一般引起葉片干枯，不實 率增加，米質(zhì)松脆，千粒重降低，發(fā)病田一般減產(chǎn)20%?30%，嚴重的減產(chǎn)50%以上，發(fā)生凋 萎型白葉枯病的稻田常造成死叢現(xiàn)象，損失嚴重，甚至絕收。水稻白葉枯病的頻繁爆發(fā)給水 稻生產(chǎn)帶來嚴重的危害，所以白葉枯病與稻瘟病、水稻紋枯病并稱為水稻三大病害。
[0005] 長期以來，對水稻白葉枯病的防治主要依賴于化學藥劑和栽培措施，但防治效果 不甚理想?，F(xiàn)在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中采取綜合防治技術預防水稻白葉枯病的發(fā)生，主要手段是采取 一些預防性措施，如選用抗病品種、栽培上采用抗菌消毒手段和施用農(nóng)藥進行藥物治療，并 建立水稻白葉枯病預報預測系統(tǒng)。長期的生產(chǎn)實踐證明，水稻白葉枯病抗性品種的選育和 應用是防治水稻白葉枯病最經(jīng)濟有效的措施。
[0006] 目前水稻白葉枯病抗病育種中主要采用傳統(tǒng)的抗病育種方法進行育種，如利用資 源篩選、雜交、回交等常規(guī)育種途徑選育出一批具有垂直抗性和水平抗性較好的優(yōu)良品系。 但是常規(guī)育種消耗時間特別長，一個品種的育成需要育種家7、8年以上的努力，常規(guī)的水 稻白葉枯病抗病育種的育種周期漫長，其每年的篩選也很低效，工作量非常龐大。尤其隨著 水稻白葉枯病病菌突變頻率的增加，一個新品種育成的速度已經(jīng)跟不上水稻白葉枯病病菌 的突變速度，所以尋找更高效更快捷的育種方法是目前水稻白葉枯抗病育種的迫切需求。
[0007] 秈粳稻深刻分化與顯著差異，使它們在產(chǎn)量、品質(zhì)和抗逆性等方面各具特色，其雜 種F1無論在營養(yǎng)器官還是在產(chǎn)量性狀上均具有強大的雜種優(yōu)勢。袁隆平首次提出了秈粳 亞種間雜種優(yōu)勢利用的設想，認為直接利用亞種間雜種優(yōu)勢是產(chǎn)量突破中最有希望且能在 較短時期內(nèi)取得成效的途徑，提出了應用廣親和基因與光溫敏核不育基因?qū)崿F(xiàn)亞種間雜種 優(yōu)勢直接利用的戰(zhàn)略設想。秈粳稻雜交育種將打破亞種內(nèi)育種的界限，從亞種內(nèi)育種走向 亞種間育種。秈粳雜交為亞遠緣雜交，雜交后代易產(chǎn)生巨大變異和超親優(yōu)勢，蘊藏著巨大的 遺傳潛力。秈粳稻雜交常規(guī)育種和秈粳亞種間雜種優(yōu)勢利用已成為當今水稻超高產(chǎn)育種研 宄的重要手段和方法。
[0008] 國外對秈粳雜交常規(guī)育種技術亦給予高度重視。自60年代中后期起，韓國的秈 粳雜交常規(guī)育種取得了舉世矚目的成就，育成了統(tǒng)一、水原、密陽等高產(chǎn)矮桿系統(tǒng)，這些品 種一般比傳統(tǒng)粳型品種增產(chǎn)20%?40%。日本引進中國和韓國等地的高產(chǎn)秈稻品種，與當 地粳稻品種雜交，增加雜種后代的穎花數(shù)，同時提高雜交后代的抗逆性和穩(wěn)產(chǎn)性，先后育成 了 52個有希望的新品系和5個新品種，如中國91、北陸125、北陸142、關東146、星豐、秋力 等，比對照品種增產(chǎn)20%?36%。日本育種家認為，在第三階段要實現(xiàn)增產(chǎn)50%的指標必須 依靠雜交稻，特別是在水稻廣親和基因理論提出后，主要依靠秈粳亞種間雜種優(yōu)勢利用途 徑來達到。
[0009] 但是，由于秈、粳屬兩個亞種，F(xiàn)1盡管營養(yǎng)優(yōu)勢很強。但一般都存在部分生殖障 礙，秈粳亞種間雜種F1代的株高偏高，生育期超親晚熟，以及花粉部分敗育、結實率偏低等 問題，是秈粳交育種面臨的三大障礙，嚴重限制了這種優(yōu)勢在生產(chǎn)上的直接利用。秈粳交利 用無論是常規(guī)稻品種選育還是恢復系選育，基本上是建立在隨機配組和大量選擇的基礎上 的，需要耗費多年的時間和巨大的勞動量。
[0010] 研宄發(fā)現(xiàn)，典型的秈秈交和粳粳交由于基因交流少，F(xiàn)1優(yōu)勢弱，而過度的秈粳基因 交流也不利于F1在營養(yǎng)生長與生殖生長上的協(xié)調(diào)，同樣難以表現(xiàn)出產(chǎn)量優(yōu)勢，這就涉及到 秈粳基因漸滲的程度問題。育種事實表明，秈粳基因漸滲在超級雜交稻育種中發(fā)揮了重要 作用，通過分子檢測，很多超級雜交稻的親本均通過秈粳基因漸滲獲得。然而，基因漸滲在 超級稻育種中，還是通過多次代的雜交、回交篩選來實現(xiàn)，育種周期長，工作量巨大。
[0011] 目前通過多年重災區(qū)資源篩選，發(fā)現(xiàn)了一些抗水稻白葉枯病的優(yōu)良秈稻資源，如 嘉育280,皖稻61號，贛早秈40號，中優(yōu)早81號，湘早秈21號、22號，汕優(yōu)多系1號，滇秈 13號、14號等，這些抗水稻白葉枯秈稻品種的選育對防治水稻白葉枯病帶來了優(yōu)質(zhì)的育種 抗源，如能將秈稻內(nèi)的抗水稻白葉枯病基因通過精確高效的手段轉(zhuǎn)移進粳稻基因組培養(yǎng)抗 水稻白葉枯病粳稻品種，在生產(chǎn)上具有極高的價值。
[0012] 隨著生物技術的發(fā)展，除常規(guī)雜交育種外又出現(xiàn)了許多新的育種手段，這賦予了 水稻抗水稻白葉枯病育種新途徑，一種是利用水稻白葉枯病培養(yǎng)液提取粗毒素作為選擇 壓，在細胞水平上進行篩選突變體，并與常規(guī)育種技術結合培育新的抗病品種，但是通過粗 毒素人工誘變的頻率低，篩選量大；第二種就是以轉(zhuǎn)基因技術和分子標記輔助選擇育種技 術為代表的分子育種技術。分子育種技術的出現(xiàn)，對水稻抗水稻白葉枯病育種和秈粳交育 種難關本來是一種可行的解決方案，目前，轉(zhuǎn)基因育種與分子標記輔助選擇等分子技術育 種是目前農(nóng)業(yè)發(fā)展的新道路，被科學界公認為第三次農(nóng)業(yè)綠色革命的出現(xiàn)。但是，對特定優(yōu) 良主栽品種進行抗水稻白