稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统的构建方法技术方案

本发明专利技术公开了一种稻瘟病菌生理小种单基因鉴别体系及其构建方法，目的是提供一种鉴别力高、适用范围广的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统及该系统的培育方法。稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，是以不具主效抗病基因的普感粳型地方品种丽江新团黑谷（ＬＴＨ）作为轮回亲本，通过杂交、回交将已知抗病基因导入ＬＴＨ育成的单基因近等基因系。构建稻瘟病菌生理小种单基因鉴别体系的方法，包括以下步骤：１）利用粳型地方品种ＬＴＨ作为轮回亲本，通过杂交、回交将已知抗病基因导入ＬＴＨ中，得到近等基因系；２）鉴定并确认近等基因系的单基因特性；３）判定近等基因系生理小种鉴别力，组建新的鉴别体系。应用本方法创制的单基因近等基因系具有共同的普感遗传背景、真正单基因特性和很高的生理小种鉴别力、适用于世界各稻区。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种稻瘟病菌生理小种的鉴别体系及其构建技术方法。
技术介绍
稻瘟病菌生理小种研究已有80多年历史，迄今有过10多套鉴别体系用于稻瘟病菌生理小种研究(凌忠专等著水稻抗稻瘟病育种，福建科学出版社，1990，pp55-59)。这些鉴别体系分为三类第一类是指20世纪50年代末至70年代初各国使用的鉴别体系，这一时期的鉴别体系都是由遗传学家、病理学家凭借自己的经验选定的，它们都包括籼、粳两种类型的品种，每个品种的遗传背景各不相同；没有对品种进行抗病基因分析，品种的抗病基因组成不清楚，生理小种鉴别力低。第二类是70年代中期至80年代初的鉴别体系，鉴别体系中的每个品种具有单个已知抗病基因。这套单基因鉴别体系的创建，在方法上屏弃了凭经验选择鉴别品种的做法，先用大量稻瘟病菌株对大量实用品种进行品种分类，然后选择代表性品种进行抗病基因分析，最后选择已知基因品种组成鉴别体系，但遗传背景依然不同。后来的研究证明这套‘单基因’鉴别体系也不是单基因鉴别体系，鉴别体系中的多个品种至少含有2个基因。第三类是近等基因系水平的鉴别体系，20世纪80年代中期，国际水稻研究所(IRRI)以感病品种C039为轮回亲本，与籼稻品种特特普及粳稻品种稗杆稻杂交，经过6次回交把抗病基因导入C039，育成4个近等基因系。但由于C039具有一个主效抗病基因Pi-a，IRRI培育的4个近等基因系因此而不具有真正单基因特性。IRRI和日本合作，利用我们提供的丽江新团黑谷(LTH)于2000年育成24个遗传背景相同的单基因系，但由于这些单基因系回交次数少和缺少小种鉴别力鉴定而不能直接用于新的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别体系的构建。育成的近等基因系的真正单基因特性是构建适用于世界各稻区的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别体系的关键。而真正单基因特性的鉴定和验证方法的确立，是解决这一关键问题的核心技术。常规基因分析法只能分析某一品种对某一个或某几个稻瘟病菌株的抗性及控制这种抗性的基因组成，不能分析这个品种对所有被测定菌株的抗性及控制这种抗性的基因组成。因此，用常规方法无法证明某个品种(系)是否具有真正单基因特性。由于不同抗病基因间的抗谱有明显差异，不是所有的单基因近等基因系都表现很强的稻瘟病菌生理小种鉴别力。因此，判定单基因近等基因系小种鉴别力强弱的量化技术指标的制定是构建新的单基因鉴别体系的又一技术关键。单基因近等基因系分为三类1)具有广抗谱抗病基因的单基因近等基因系；2)具有窄抗谱抗病基因的单基因近等基因系；3)具有中等抗谱抗病基因的单基因近等基因系。第1、2类单基因近等基因系的抗谱太宽或太窄，不能把致病性不同的稻瘟病菌株有效地区分开，因此，不能用于构建小种鉴别力最强的新鉴别体系。具有中等抗谱抗病基因的单基因近等基因系才能用于这种鉴别体系的构建。综上所述，目前国际上还没有构建出可供统一使用的新一代单基因鉴别体系，其技术障碍是缺少真正单基因特性的验证方法和及判定单基因系统小种鉴别力强弱量化技术指标。
技术实现思路
本专利技术的目的是为解决在构建新一代单基因鉴别体系时存在的技术难题，提供一种构建技术方法和一套鉴别力强、适用范围广的稻瘟病菌生理小种新单基因鉴别体系本专利技术所提供的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，是以不具主效抗病基因的普感粳型地方品种丽江新团黑谷(LTH)作为轮回亲本，通过杂交、回交将已知抗病基因导入LTH育成的单基因近等基因系。为确保育成的近等基因系能够稳定遗传，所述回交进行6次。所述单基因鉴别系统与LTH杂交的F2群体对非致病菌株表现单基因分离。所述已知抗病基因来自于日本清泽鉴别品种草笛(Pi-k，Pi-sh)、梅雨明(Pi-km，Pi-sh)、K1(Pi-ta，Pi-x)、Pi4号(Pi-ta2，Pi-sh)、K60(Pi-kp，Pi-sh)和BL1(Pi-b，Pi-sh)。育成的新单基因近等基因系，即各鉴别系统只分别表现Pi-k、Pi-km、Pi-ta、Pi-ta2、Pi-kp、和Pi-b的抗性。培育稻瘟病菌生理小种新单基因鉴别系统的方法，包括以下步骤1)利用普感粳型地方品LTH作为轮回亲本，通过杂交、回交将已知抗病基因导入LTH中，得到近等基因系；2)鉴定和验证近等基因系的单基因特性；3)判定单基因近等基因系生理小种鉴别力，组建新的鉴别体系。所述近等基因系单基因特性的鉴定方法为1)以育成近等基因系为母本与LTH杂交，用菌系对其F2代进行接种，分析该F2群体抗病基因组成，选定表现单基因分离的F2群体；2)保留并种植表现单基因分离的F2群体中出现的所有感病植株，并混合收获感病植株上的种子；3)用至少100个有代表性的稻瘟病菌株分别接种来自感病植株种子的水稻幼苗，如果幼苗对所有供试菌株仍然表现感病，则说明育成的系统是真正单基因的近等基因系。其中F2表现单基因分离是指抗∶感＝3∶1。所述判定近等基因系生理小种鉴别力强弱的量化技术标准为抗病率在70％~30％之间。即以50％为中心，向两侧扩展一定的区间，单基因近等基因系的抗病百分率为50％时，稻瘟病菌生理小种的鉴别力最强。Flor基因对基因学说认为当鉴别品种具有抗病基因，稻瘟病菌具有与抗病基因专性对应的非致病性基因，基因互作结果为鉴别品种表现抗病反应，稻瘟病菌表现非致病性反应时，用符号R表示。如果鉴别品种不具有抗病基因，如表1中的D品种，它对所有的分离菌都表现感病反应，或者鉴别品种具有抗病基因，但分离菌不具有与它专性对应的非致病性基因，则鉴别品种也表现感病反应，而稻瘟病菌表现致病性反应，用符号S表示。表1中的B品种(基因型A++)，尽管该品种具有A基因，但对表中的c菌系表现感病反应，因为c菌系中没有与抗病基因A相对应的非致病基因a. 表1.鉴别品种的基因型与稻瘟病菌基因型的相互作用品种 菌系(菌系基因型)(基因型)a(ab+)b(a++)c(+b+)d(+++)e(abc)f(a+c)g(+bc)h(++c)A(AB+)RRRSRRRSB(A++)RRSSRRSSC(+B+)RSRSRSRSD(+++)SSSSSSSSE(ABC)RRRSRRRRF(A+C)RRSSRRRRG(+BC)RSRSRRRRH(++C)SSSSRRRR单基因的鉴别品种的生理小种鉴别能力如表2所示。鉴别品种B、C、H的抗病基因型分别为A++、B++、C++，即它们含有1个抗病基因，根据鉴别品种与菌系互作表现的反应型，三个单基因的鉴别品种能把基因型不同的8种稻瘟病分离菌区分开来。因此，用单基因鉴别品种(系)鉴别生理小种时，不同的反应型反映了分离菌的不同基因型。在被测菌株数很多的情况下，相同的反应型也反应相同的基因型。表2.单基因鉴别品种与不同基因型的稻瘟病菌系的相互作用品种菌系(菌系基因型)(基因型)a(ab+)b(a++)c(+b+)d(+++)e(abc)f(a+c)g(+bc) h(++c)B(A++)RRSSRRSSC(+B+)RSRSRSRSH(++C)SSSSRRRR如果鉴别品种含有2对或3对抗病基因，则不可能把基因型不同的全部菌系区分开来，表3列示2对抗病基因或3对抗病基因的鉴别品种与具有8种不同基因型的8类分离菌的互作。表中菌系a、e、f和g等4个菌系对鉴别品种A、F、G和E表现非致病性反应，而鉴别品种表现抗病本文档来自技高网...

【技术保护点】
稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，是以不具主效抗病基因的普感粳型地方品种丽江新团黑谷（ＬＴＨ）作为轮回亲本，通过杂交、回交将已知抗病基因导入ＬＴＨ育成的单基因近等基因系。

【技术特征摘要】
1.稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，是以不具主效抗病基因的普感粳型地方品种丽江新团黑谷(LTH)作为轮回亲本，通过杂交、回交将已知抗病基因导入LTH育成的单基因近等基因系。2.根据权利要求1所述的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，其特征在于所述回交进行6次；所述鉴别系统具有共同的普感遗传背景、真正单基因特性、高度的小种鉴别力和广泛适用性。3.根据权利要求1所述的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，其特征在于所述单基因鉴别系统与LTH杂交的F2群体对非致病菌株表现单基因分离。4.根据权利要求1所述的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，其特征在于所述已知抗病基因来自于日本清泽鉴别品种草笛(Pi-k，Pi-sh)、梅雨明(Pi-km，Pi-sh)、K1(Pi-ta，Pi-x)、Pi4号(Pi-ta2，Pi-sh)、K60(Pi-kp，Pi-sh)和BL1(Pi-b，Pi-sh)。5.根据权利要求4所述的稻瘟病菌生理小种单基因鉴别系统，其特征在于所述鉴别系统表现Pi-k、Pi-km、Pi-ta、Pi-ta2、Pi-kp、和Pi-b的抗性。6...

【专利技术属性】
技术研发人员：凌忠专，王久林，雷财林，潘庆华，蒋琬如，
申请(专利权)人：中国农业科学院作物育种栽培研究所，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]