宗凯 盛旋 吕侠影 程潇 李云飞 孙娟娟 李克娟 余晓峰 姚剑

摘要 对26份水稻材料进行抗病基因检测，包括8个白叶枯病抗性基因（Xa1、 xa5、 Xa7、xa13、 Xa21、 Xa23、 Xa26、 Xa27）和2个稻飞虱病抗性基因（Bph14、 Bph15）。其中23份水稻材料中含有Xa1基因材料20份，含xa5基因材料20份，含Xa7基因材料23份，含xa13基因材料12份，含 Xa21基因材料9份，含 Xa23基因材料23份，其中抗性4份，感性19份，含Xa26基因材料23份，含Xa27基因材料21份，其中抗性5份，感性16份。另有3份材料进行稻飞虱病抗性基因Bph14、Bph15检测，检测结果表明这3份材料均含有Bph14、Bph15基因。选取13个已报道的基因标记或连锁标记检测26份杂交稻材料，初步确定了其抗白叶枯病和抗稻飞虱病等位基因分布和利用情况，为水稻基础材料的筛选、亲本材料的选择及育种应用提供了良好的参考。

关键词 水稻品系;抗性基因;白叶枯病;鉴定

中图分类号 S435.11 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2021）01-0088-04

doi：10.3969/j.issn.0517-6611.2021.01.023

Abstract Twenty-six rice varieties were tested for disease resistance genes， including eight bacterial blight resistance genes （Xa1， xa5， Xa7， xa13， Xa21， Xa23， Xa26， Xa27） and two rice planthopper disease resistance genes （Bph14， Bph15）. Among them， 23 rice materials contained 20 Xa1 genetic materials， 20 xa5 genetic materials， 23 Xa7 genetic materials， 12 xa13 genetic materials， 9 Xa21 genetic materials， 23 Xa23 genetic materials， including 4 resistance， 19 susceptibility， 23 Xa26 genetic materials and 21 Xa27 genetic materials， including 5 resistance and 16 susceptibility. Three other materials were tested for Bph14 and Bph15 genes of rice planthopper disease resistance. The results showed that all the three materials contained Bph14 and Bph15 genes. The distribution and utilization of alleles for resistance to bacterial blight and rice planthopper disease in 26 hybrid rice materials were preliminarily determined by screening 13 reported gene markers or linkage markers， which provided a good reference for screening basic rice materials， selection of parent materials and breeding application.

Key words Rice strains;Resistance gene;Bacterial blight;Identification

水稻是我國重要的主粮之一，而白叶枯病和稻飞虱病是水稻生产中重要的，也是常见的病虫害[1-2]，针对这2种病虫害的抗性基因定位和克隆一直备受关注。目前已有超过26个白叶枯病抗性基因和20个褐稻飞虱病抗性基因被定位，其中7个白叶枯病抗性基因和1个褐稻飞虱病抗性基因已经被克隆，与此同时，与这些抗性基因紧密连锁或者共分离的分子标记被开发出来，利用这些已鉴定的分子标记可以快速准确地筛选和鉴定出水稻材料中所含的抗性基因类型，辅助水稻育种亲本材料的筛选，显著加速育种过程。该研究筛选8个白叶枯病抗性基因（Xa1、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23、Xa26、Xa27）和2个稻飞虱病抗性基因（Bph14、Bph15）的分子标记，对26份杂交稻亲本材料所含抗性基因以及其等位基因分布情况进行鉴定和分析，以期为水稻后续育种提供参考。

1 材料与方法

1.1 材料与试剂

水稻材料由安徽袁氏农业科技有限公司提供，共计26个水稻品系种子（美1、孟R、9311、578、513、小提供灰21、OM6162、繁殖1、繁殖2、马粘、玉香、AD2168、NGGYEN、巴马、华素、泰早、孟红、镇稻18、丰两优秀1号、丰两优秀6号、丰两优秀4号、镇稻19、普通野生稻、W644、S234、234）。

1.2 仪器与设备

PCR仪，美国ABI公司;DNA/RNA分析系统，德国QIAGEN公司。

1.3 方法

鉴定白叶枯抗性基因Xa1、xa5、Xa7、xa13、Xa21、Xa23、Xa26、Xa27这8个基因所用分子标记来自文献[3，5]（表1）。鉴定2个稻飞虱病抗性基因Bph14、Bph15所用分子标记来自文献[6-7]（表2）。种子DNA提取采用磁珠全自动核酸提取仪。

2 结果与分析

2.1 23份水稻材料白叶枯病抗性基因检测结果

Xa1是已克隆的NBS-LRR类白叶枯病抗性基因，在NCBI中基因ID为AB002266.1，采用Xa1-F和Xa1-R这对连锁标记对23个水稻品系进行检测，结果见图1（A）。除9号、10号、13号未检测到抗性基因外，其他均检出Xa1抗性基因。其中1号扩出2条目的带，一条与抗性等位基因目的带在相同位置，另一条则比抗性等位基因目的带大约100 bp。11号、12号、19～21号、23号均存在2条目的带，推测除检出与抗性对照等位基因的目的带外还存在另一等位基因。

xa5位于5号染色体，cDNA全长906 bp，包含3个外显子，编码一个由106个氨基酸组成的蛋白产物，xa5是一个隐性抗病基因，其基因结构与其他典型抗病基因的结构都不一样。xa5序列在抗病和感病品种中有2个碱基的差异（GTC→GAG），导致第39位氨基酸的改变[缬氨酸（V）变成谷氨酸（E）]。xa5所用的分子标记检出除2～4号未扩出，其他均扩出，见图1（B）。经测序1号、5～23号在第39位编码的是缬氨酸（V），为抗性品系。

1～23份水稻材料均扩出抗性基因Xa7，见图1（C），11～12号样品产物条带较淡，5～7号扩增产物大小与其他不一致，对5～7号样品扩增产物进行测序，发现5号和7号样品产物测序比对后基因序列基本一致，6号在2个位置与5号、7号存在差异，在接近5端6号多1个G，在接近3端6号与5号、7号存在微略差异：“CCCCGTCCGGCATCTA” →“GCCCGCCCGGCAT”。

xa13是1个隐性抗白叶枯病基因，cDNA 全长1 516 bp，包含5个外显子，编码1个由307个氨基酸组成、含有跨膜结构域的蛋白产物。所采用的分子标记能通过扩增目的带片段长度区分抗与感系品种，经检测6号、9～16号、19～20号均为感系品种。其他样品未扩出目的基因，见图1（D）。

Xa21编码产物是1个由1 025个氨基酸组成的类受体蛋白激酶，采用Xa21-F和Xa21-R分子标记扩增Xa21抗性基因產物长度为1 399 bp，感性基因扩增产物长度为1 274 bp，经基因测序判断，样品1号、3号、5～6号、8～9号、13号、17号、22号均检出感性等位基因，见图1（E）。

Xa23基因来自普通野生稻的抗白叶枯病基因，具有广谱抗性。Xa23-P23F 和Xa23-P23R这对分子标记扩增抗性基因片段为474 bp，感性基因为600 bp，通过电泳结果可以判断8号、14号、22～23号检出抗性基因，其他样品含感性基因，见图1（F）。

Xa26基因所用分子标记对23个品系水稻进行检测均扩出目的带，见图1（G），部分品系存在多条目的带，部分条带存在深浅差异，挑取部分样品进行测序（1～6号、9～10号、18号、22号），经比对测序序列同源性在95%以上。

Xa27cDNA 全长2 361 bp，仅含有1个外显子，编码1个由113个氨基酸组成的亚基，Xa27的编码序列在感病品种IR24 和抗病品种IRBB27 中完全一样，只是启动子区有2处差别，与IRBB27 相比，IR24 中的Xa27启动子在ATG 上游1.4 kb 左右多出一段10 bp 的序列，另外在TA 框前多出25 bp 的序列，Xa27所用分子标记正好设计在这个位置，可以通过扩增片段差异区别抗、感性基因，1号、6号、14号、17～18号检出抗性等位基因，3～5号、7～13号、15～16号、19～21号、23号检出感性等位基因，见图1（H）。

2.2 3份水稻材料稻飞虱抗性基因检测结果

W644、S234、234这3份样品经Bph14和Bph15这5对分子标记检测，均扩出目标抗性基因（图2），W644与S234、234在Bph15-F和Bph15-R这对分子标记扩增下存在多态性。

从表3可以看出，23份水稻材料中含Xa1和xa5抗性基因的各有20份，占比87.0%;含有Xa7和Xa26基因的均为23份，占比100%;含xa13基因12份，占比52.2%，均为感性基因;含Xa21基因9份，占比39.1%，均为感性基因;含有Xa23抗性基因4份，感性基因19份，分别占比17.4%和82.6%;含有Xa27抗性基因5份，感性基因16份，分别占比21.7%和69.6%。另外3份水稻均含有抗稻飞虱Bph14和Bph15基因。

从表3还可以看出，大部分水稻材料均含有2个以上的白叶枯病抗性基因，其中美1、小提供灰21、繁殖1、巴马、孟红、镇稻18、镇稻19、普通野生稻等含有5个以上白叶枯病抗性基因（Xa1、xa5、Xa7、Xa23、Xa26和Xa27），513、OM6162、玉香、AD2168、华素、泰早、丰两优秀1号、丰两优秀6号、丰两优秀4号等含有4个白叶枯病抗性基因，孟R、9311、578、繁殖2、马粘、NGGYEN含有3个白叶枯病抗性基因。

3 结论

分子标记是一种非常方便、简单、准确有效的筛选抗病基因的方法，对于现代育种意义重大[8-9]，它可以缩短育种周期，筛选育种亲本和后代，给水稻育种提供明确的育种方向和指导。该研究选取多个白叶枯病抗性基因和稻飞虱抗性基因特异性分子标记，对26份水稻材料中含有抗性基因类型进行检测，为后续水稻常规育种中亲本选择、育种组合配置以及不同抗性基因聚合等奠定了基础[10-11]。

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