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由稻瘟病菌Magnaporthe oryzae(Couch)(无性态:Pyricularia oryzae Cav.)引起的稻瘟病是限制水稻生产的重要因素。从环境保护与农业可持续发展的观点来看,抗病品种的培育与合理利用是防治稻瘟病最经济有效和对环境最安全的方法。在植物抗病育种中,分子育种与常规育种相比,具有效率高且能够进行多基因聚合的优势。在分子育种技术中,农杆菌介导的植物转基因方法由于具有操作简单、转化效率高、较少的插入拷贝数以及整合机制相对简单等优点,被分子育种工作者广泛使用。
水稻稻瘟病抗性基因Pi37是本研究室从日本著名的田间抗性粳稻品种St.No.1中鉴定到的一个新的广谱抗性基因。通过抗性鉴定,Pi37基因除了江苏菌株以外,对来自广东、福建、湖南、云南等稻作区的稻瘟病菌群体表现广谱的抗性,而且与其他重要的抗源品种具有互补效应。本研究室已通过电子图位克隆技术成功地克隆了该基因。为了有效地利用该基因的广谱抗性,本研究在构建适宜的籼稻组织培养体系的基础上,对该基因进行了转基因抗性育种研究。主要研究结果如下:
1.籼稻转化受体品种的筛选在已经建立的组织培养体系中,从诱导培养基、继代培养基和分化培养基等3个方面来筛选籼稻转化受体品种。在诱导培养阶段,利用2种诱导培养基对93-11、黄华占和农香103等3个籼稻品种进行了诱导培养。结果表明,这3个籼稻品种在诱导培养基J0上的诱导率都比在诱导培养基I上的诱导率高。在诱导培养基J0上对9个籼稻品种进行了诱导,黄华占的诱导率最高,农香103的诱导率次之,E1173的诱导率最低。在继代培养阶段,3个籼稻品种93-11、农香103和先恢207在继代培养基J3上进行了比较分析。结果表明,来自农香103的愈伤组织继代培养特性最好,褐化率低,而且愈伤组织胚性率最高。在分化培养阶段,利用2种分化培养基对93-11、P88S、先恢207和农香103等4个籼稻品种进行了分化培养,发现分化培养基DL3比另外一种分化培养基更适合于籼稻品种的分化。基因型是影响籼稻组织培养的主要因素,结果表明,农香103的愈伤组织具有胚性、耐继代能力强、且分化能力高等特点。综合诱导、继代和分化等3个方面来考虑,籼稻品种农香103被认为是适宜于转基因研究的受体品种。
2.稻瘟病抗性基因Pi37的转化在本研究中,利用农杆菌介导遗传转化法,共获得71个独立的转化植株(T0)。T1代转基因株系的抗性鉴定结果表明,转基因后代已经获得了Pi37基因所具有的稻瘟病抗性。进一步利用抗性基因Pi37特异性分子标记对抗感分离表现为3:1的T1代系统进行了分子鉴定,结果表明,抗性表型与抗性基因特异性标记的基因型表现为共分离。这些结果表明,抗性基因Pi37已经导入了受体品种农香103,并在其中稳定地表达其功能。