野生稻优良基因的发掘利用研究进展.doc

野生稻优良基因的发掘利用研究进展野生稻优良基因的发掘利用研究进展在稻属(Ory^a Linnaeus)中，仅2个为栽培种，其余20余 种均为野生稻，包括 AA、BB、CC、BBCC、CCDD、EE、GG、FF、HHKK、 HHJJ 10种染色体组［1］我国的野生稻资源较为丰富，其中云南地 区就包含了中国仅有的3种野生稻，即药用野生稻(0. officinalis Wall )、疣粒野生稻(0. meyeriana Bail)和普通野生稻(0. ruf ipogon Griff) ［2］野生稻由于长期在野生状态下生长，经过抵御病虫害的 侵袭和不良环境的自然选择，蕴含了大量的优良基因，是一个天然的 基因宝库［3］但栽培稻由于长期经人为的选育和驯化，许多有利基 因被定向选择而过滤掉，致使其具有传狭窄性和单一性，大大降低了 抵抗病虫害侵袭和忍受各种逆境的能力解决此问题的有效方法，就 是从野生稻中发掘栽培稻已丢失的优良基因，并应用于栽培稻的遗传 育种，以拓宽其遗传基础现已从野生稻中发掘出抗病虫、耐旱、耐 寒、高产及其他许多有用基因［4］对这些优良基因进行分子标记定 位，有助于及时发掘并充分利用野生品种资源，为栽培稻育种做出贡 献。

目前迅速发展的分子生物技术促进了这一领域的研究，现对多年 来野生稻中优异基因的发掘和分子标记定位，以及这些基因在栽培稻 中的转移利用作一综述1野生稻抗虫基因发掘及定位自20世纪70年代起，许多国家相继开展了水稻稻飞虱抗性基因 的发掘工作，其中发现的部分抗性基因来自野生稻目前已经有10 多个抗稻飞虱基因从5种不同的野生稻资源中找到并鉴定在澳洲野 生稻(Oryza austral iensi s)中，发掘的抗褐飞虱有BphlO和Bphl8 其中BphlO是由Ishii et al ［5］鉴定出的，是1对显性的抗虫基因, 且被定位在第12号染色体上，与RG457相距3.68 cM研究表明： BphlO抗褐飞虫(生物型1、2、3o Bphl8由Jena et al ［6］鉴定出，被 定位在第12号染色体上S15552和RM463之间2010年,Jena et al⑺ 已将Bphl8克隆出来，通过转基因验证后，证实Bphl8增强了水稻对 褐飞虱的抗性在药用野生稻中鉴定出的抗褐飞虱基因有5个，即BphlKBphl2> Bphl3、Bphl4和Bphl5；抗白背飞虱基因2个,即Wbph7(t)和Wbph8 (t)o 其中 2 个隐性基因 bphll 和 bphl2 由 Hirabayashi et al[8-9] 率先鉴定出，分别定位在第3号染色体长臂和第4号染色体上,bphll 与标记G1318相距12. 4 cM； bphl2位于标记G271与R93之间；Bphl3 由Renganayaki et al [10]定位在第3号染色体上，与RAPD标记AJ09b 相距 1.3 cM； Bphl4 和 Bphl5 由 Huang et al [11-12]鉴定出，分别 位于笫3号染色体和第4号染色体上,Bphl4位于标记G1318和R1925 之间oBphl5位于S11182和C820之间，2个分子标记相距1. 2 cM[12]。

目前Bphl4已被DUetal[13-14]成功克隆,其编码1个CC-NB-LRR 蛋口，它独特的LRR区域可能特异识别褐飞虱的侵入并激活防御反应 研究表明转Bphl4基因水稻在苗期和成熟期都表现出对褐飞虱的抗 性Wbph7 (t)和Wbph8 (t)是由Tan et al [15]在来源于药用野生 稻的衍牛系B5中鉴定出其中，Wbph7 (t)被定位在第3号染色体 的G1318和R1925之间，2个分子标记相距1. 1 cM； Wbph8 (t)被定 位在第4号染色体上，分子标记S11182和R288之间0. 3 cM的区间 内在具有阔叶野生稻(Oryza latifolia)遗传背景的基因渗入系 B14中，Bphl2 (t)被Yang et al [16]鉴定出，该基因为显性基因且 对褐飞虱表现高抗，被定位到第4号染色体上，分子标记RM261和 C946 之间，且距 RM261 仅 1. 8 cM在普通野生稻中发现的抗褐飞虱基因有bphl8(t)和bphl9(t), 这2个基因为隐性基因，且对褐飞虱生物型II和九龙江型表现抗性[17] o分别位于水稻第4号染色体和第12号染色体长臂末端上。

其 中,bphl8 (t)位于RM6506和RM273之间,遗传距离分别是ll.OcM 和6.0 cM； bphl9 (t)位于与分子标记RM17相距16. 7 cM外在小粒野生稻(Oryza minuta)中发现的抗性基因有Bph20 (t) 和Bph21 (t), Rahman et al [18]将其分别定位于水稻第4号染色体 短臂和第12号染色体长臂上，Bph20 (t)位于分子标记RM5953与MS10之间约193. 4 kb的区间内,Bph21(t)位于标记RM3726与RM5479 之间约194 kb的区间内2野生稻抗病基因的发掘及定位2. 1水稻口叶枯病抗性基因水稻口叶枯病是一种严重的细菌性病害，它是由革兰氏阴性菌黄 单胞水稻变种(Xanthomonas Oryzae pv. Oryzae, Xoo)所引起水 稻抗口叶枯病基因的发掘一直是水稻白叶枯病防治研究的重要内容 目前经国际注册确认和期刊报道的水稻口叶枯病抗性基因有35个， 其中 9 个源自野生稻，即 Xa2K Xa23> Xa27、Xa29 (t)、Xa30 (t)、 Xa32 (t)、xa32 (t)、Xa35 (t)和 Xa36 (t) ［19］。

在西非长雄野生稻(Oryza longistaminata)中发现的水稻口叶 枯病抗性基因Xa21［20］,其具有广谱口叶枯病抗性,Ronald et al ［21］ 将该基因定位在第11染色体上，后乂由Song et al ［22］克隆出来, Xa21是最早被克隆的水稻口叶枯病抗性基因，现已在水稻育种中得 到广泛应用在普通野生稻中发掘的抗水稻口叶枯病基因有Xa23和XaO(t), Xa23是由章琦［23］从我国普通野牛稻中筛选出来，其高抗强毒性菲 律宾小种6 (P6),对现有国内外白叶枯病鉴别菌系都表现完全显性、 全生育期抗性王春连等［24-25］利用EST标记，将X&23定位在笫 11号染色体上，并成功克隆了该基因王春连等［26］还从普野野生 稻中鉴定出1个抗源(编号为Y238),该抗源抗口叶枯病且含有1个 显性基因WBB2o金旭炜等［27］将WBB2定位于水稻第11号染色体长 臂上，与标记C189相距4.4 cM,并命名为Xa30 (t)小粒野生稻中发现的口叶枯病抗性基因有Xa27(t)和Xa35(t)o Xa27 (t)是Amante-Bordeos et al ［28］发现的，该基因对白叶枯病 菲律宾小种2、3、5和6具有抗性,被精细定位在M964~M1197之间 的0. 052 cM距离内。

2005年，Gu et al ［29］成功将其克隆经研究 表明：Xa27抗病等位基因和感病等位基因编码相同的蛋口，但是只 有抗病等位基因在水稻接种了携带有III型效应因子avrXa27的病原 菌后才表达另外，郭嗣斌等［30］从小粒野生稻中挖掘出一个抗水稻 口叶枯病基因，暂命名为Xa35 (t),并初步将该基因定位于第11号 染色体长臂上，同SSR标记RM144共分离，且位于标记RM7654和 RM6293之间，与2个标记的遗传距离分别为1. 1 cM和0. 7 cM从药用野生稻渗入栽培稻的后代中，谭光轩等［31］ 选育出水稻株系B5,其对菲律宾小种1 (PX061)具有抗性通过对 株系B5植株孕穗期的抗口叶枯病鉴定，发现其抗性是受1对显性基 因Xa29 (t)控制，并将该基因定位于第1号染色体短臂的C904和 R596之间来自于澳洲野生稻的水稻口叶枯病抗性基因有Xa32 (t)和Xa36 (t), Xa32 (t)源自澳洲野生稻转育系C4064,对菲律宾小种1、4〜9 表现显性抗性郑崇珂等［32］将其定位于水稻笫11号染色体上，SSR 标记RM2064~RM6293,遗传距离分别是1. 0 cM和1. 5 cMo苗丽丽等 ［33］在水稻抗源C4059中找到1个抗口叶枯病基因,命名为Xa36( t), 最终将其定位在第11号染色体长臂末端标记RM224和RM2136之间， 遗传距离为4. 5 cMo源自疣粒野生稻的抗水稻白叶枯病x&32 (t)是一个隐性主效基 因，阮辉辉等［34］将其定位于水稻笫12号染色体长臂上，与SSR标 记RM8216和RM20A连锁，遗传距离分别为6. 9 cM和1. 7 cM, 2个标 记位于x&32 (t)同一侧。

2. 2稻瘟病抗性基因稻瘟病是由真菌引起的水稻病害，每年都因其危害而导致粮食减 产，造成巨大的经济损失目前被定位的稻瘟病抗性基因有84个［19］ 其中P19和Pi40分别来自小粒野生稻和澳洲野生稻源自小粒野生稻中的抗稻瘟病基因Pi9由Amante-Bordeos et al ［28］首先鉴定,Liu et al ［35］对Pi9进行抗性鉴定,发现其对来 自不同国家的43个稻瘟病菌株均表现出很强的抗性，通过RFLP标记， Pi9被定为在水稻笫6号染色体上，紧密连锁标记为R2132和RG64 随后Qu et al ［36］成功克隆该基因，在已克隆的稻瘟病抗性基因中， Pi9抗谱最广利用澳洲野生稻建立基因渗入系,Jeung et al ［37］从中鉴定出 抗稻瘟病基因Pi40(t),该基因抗韩国和菲律宾强致病稻瘟菌小种， 并将其初步定位在水稻第6号染色体短臂上，分子标记RM3330和S2539之间,遗传距离分别为2. 4 cM和3. 8 cM2. 3水稻其他病害抗性基因细菌性条斑病、纹枯病和水稻草丛矮缩病也是水稻的重要病害 黄大辉等［38］对野牛•稻进行了细菌性条斑病抗性鉴定，找到了 15份 药用野生稻抗病材料和57份普通野生稻抗病材料。

Prasad et al ［39］ 在短舌野生稻(Oryza barthii )> 南方野生稻(Oryza meridional is)> 尼瓦拉野生稻(Oryza nivara)>药用野生稻等材料中均发现中抗纹 枯病的材料，但目前定位出的抗纹枯病基因仅局限于栽培稻内，野生 稻中存在的抗纹枯病基因尚待挖掘［40］ o水稻草丛矮缩病是…种危害 水稻生长发育的病毒性疾病，防治比较困难，目前仅从尼瓦拉野生稻 中找到抗源［19］, IRRI将抗草丛矮缩病基因Gsv导入栽培稻，培育 成的IR系列品种都具此基因且抗草丛矮缩病［41］3野生稻抗逆基因的发掘及定位野生稻抗逆性主要表现为耐寒、耐旱等，目前对普通野生稻中抗 逆基因的发掘研究较多陈大洲等［42］通过对东乡野生稻的研究，发 现耐寒性属于数量性状，由多个基因控制，并在第4号染色体上发现 与之连锁的SSR标记RM280,笫8号染色体上找到连锁的SSR标记 RM337O现将耐寒基因转移到栽培稻中，培育出的水稻品系均具有较 好的耐寒性［43］LIU et al ［44］通过对普通野生稻孕穗开花期耐寒 性QTL进行分析，定位了 3个影响孕穗开花期耐寒性QTL,分别位于 笫1、6和11号染色体上，其中來自野生稻的2个等位基因(qRLTl-1 和qRLT6-l)能提高回交群体孕穗开花期的耐寒性。

郑加兴等［45］以2份普通野生稻种质资源(DP15和DP30)为供 体、9311为受体构建染色体片段代换系鉴定苗期耐冷性QTL,在水稻 的12条染色体上共发现19个苗期耐寒性QTL,且第3和第8号染色 体上分布比较密集，最终将主效QTL (qSCT-3-l)定位在第3号染色 体着丝点附近长臂上的。