邓丽娥野生稻有利基因发掘和利用.ppt

2008-12-12 遗传学 092406109 邓丽娥 野生稻有利基因的发掘和利用 摘要:野生稻作为栽培稻的野生亲缘种,具有许多优良的性状和有利基因,是栽培稻品种进一步改良的天然遗传种质资源库。其中,野生稻对病虫害的抗性、对各种逆境的耐受性以及胞质雄性不育等, 已广泛应用于现代栽培稻的育种改良。文章综述了野生稻种质资源的有利性状及相应控制基因的发掘,探讨了其在今后水稻育种中的应用潜力。 Abstract: Wild rice is the closely related wild relativesofcultivatedrice.Wildriceprovidesnaturalgeneticgermplasmresourcesforimprovingcultivatedricevarietiesasitpossesse-s many desirable traits and favorablegenes,manyofwhich, such as resistance to diseases and insectpests,tolerance todifferentkindsofstressesanditscytoplasmicmalesterility,havebeenwidelyusedincultivatedricebreeding.Inthispaper,favorable traits of wild rice germplasm resources and the related genes were summarized, and their utilization potential in rice breeding were also discussed. 水稻是重要的粮食作物,世界上有近一半人口,包 括 几 乎 整 个 东 亚 和 东 南 亚,都 以 稻 米 为 主 要 食物。提高水稻产量和品质,一直是育种家追求的目标。但是,人们在对栽培稻长期驯化和选育过程中,许多有利基因已因人为定向选择而过滤掉,这直接导致了现代栽培种的遗传单一性,降低了其对病虫害的抗性以及对各种逆境的忍受力。打破这一僵局,一个有效的途径就是从野生稻资源中发掘或找回这些丢失的有用基因, 并用于现代栽培稻的育种改良之中。 近些年来,对野生稻有利性状的鉴定和控制基因的利用一直得到科学家们的广泛关注,分子技术加速了这一领域的发展,优异白叶枯病抗性基因Xa21和稻瘟病抗性基因Pi9等的问世,极大增强了科学家从野生稻中转移更多有利基因的信心。本文作简单回顾,并对野生稻有利基因的利用作简要探讨。 1 野生稻的种类及有利性状 稻 属 (Oryza) 中 ,除2个 栽 培 种 ,即 亚 洲 栽培稻(Oryza sativa L.) 和非洲栽培稻(OryzaglaberrimaSteud)外,另有广泛分布于亚洲、非洲、美洲和澳洲等地的 22 个野生种(表 1)[1~3]。根据种间杂种 F1花粉育性和减数分裂染色体配对情况,结合染色体形态异同所做的染色体核型分析,以及基因组总DNA原位杂交的结果等,将野生稻分为不同的染色体组(Genome)类型,即AA、BB、BBCC、CC、CCDD、EE、FF、GG、HHJJ 和 HHKK 等 10 个染色体组[1, 2]。 野生稻是水稻种质资源中重要的储备,是天然的 基因库。在漫长的进化过程中,由于其长期处于野生状态,经受了各种灾害和不良环境的自然选择,形成了极其丰富的遗传多样性,从而保存了栽培稻不具有的或已消失的许多优良遗传基因,具有许多可供现代水稻育种和生物技术利用的特异性状(表 1),比如对稻飞虱、黑尾叶蝉和稻瘿蚊等害虫的抗性;对白叶枯、稻瘟病和纹枯病等病害的抗性;对干旱、淹浸、寒冻和土壤酸碱性等不良环境的耐受性以及细胞质雄性不育、功能叶耐衰老、再生性、优质等等[2, 3]。因此,野生稻在水稻育种中具有独特的作用,占据重要的地位,是水稻常规育种,杂交育种和生物技术育种的物质基础。 2 野生稻有利基因的鉴定 2.1 抗病基因 野生稻是重要的稻种资源,在现代水稻育种改 良中发挥了极其重要的作用,国际水稻研究所(IRRI)的研究表明,从野生稻中寻找病虫害抗性基因的机会比栽培稻高出约50倍[3],因此,各水稻生产国对野生稻资源的利用都极为重视。 2.1.1 稻白叶枯病抗性基因 水 稻 主 要 病 害 中 ,利 用 寄 主 的 抗 性 来 控 制 稻白叶枯病的效果最为明显[4]。截至 2008 年 2 月,已报道的抗白叶枯病主效基因共有 31个[4, 5],其中源自野生稻的有 5 个,分别是 Xa21、Xa23、Xa27(t)、Xa29(t)和 Xa30(t)。Xa21是第一个从野生稻中克