一种白叶枯病抗性粳稻育种新方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及农业科学技术领域，尤其是指一种特定而高效地将籼稻白叶枯病抗性 基因渗入粳稻的水稻育种方法，具体地说是一种白叶枯病抗性粳稻育种新方法。
【背景技术】
[0002] 水稻是全世界最重要的粮食作物之一，其栽培面积和总产量仅次于小麦。由于亚 洲2亿人口中4/5及非洲和拉丁美洲近10亿人口中1/3均以稻米为主要食物来源，所以水 稻生产对发展中国家的重要性尤为突出。我国是世界稻谷生产大国。据近十年来的统计， 年平均生产稻谷占世界稻谷总产的36. 9%，居世界第一；水稻播种面积占世界总播种面积 的22. 8%，仅次于印度；稻谷的平均亩产约为380千克，比世界平均亩产高，在主要产稻国中 名列前茅。近年来，随着我国工业的发展和人们生活水平的提高，对稻米的需求不断加大， 而随着水稻病虫害的爆发、人口持续增长、干旱加剧、乡村劳动力匮乏以及环境污染等要素 的影响，我国水稻生产正日益跟不上需求量的增加，使得我国粮食的自给率逐年下降，水稻 种植和粮食安全问题正面临严峻的挑战。
[0003] 水稻白叶枯病又称白叶瘟、茅草瘟、地火烧等，在欧洲、非洲、南美、美国、澳大利 亚、亚洲都有发生，而又以日本、印度、我国发生最为严重，给包括我国在内的亚洲热带及亚 热带地区的水稻生产带来严重的危害。在中国，20世纪30年代在苏、浙最早发现，长江以 南(包括华南和云南）和江淮平原籼稻产区是常发区。该病20世纪50年代末至60年代在 长江下游稻区的江苏，70?80年代在淮南、皖中、鄂中丘陵、鄂东、江汉平原和华南等稻区 多次流行。20世纪80年代后曾得到了有效的控制，白叶枯病在生产中几乎"销声匿迹"了。 20年后，此病害却在长江流域一些种植新组合的稻田里重新大爆发，在多省每年都有不同 程度的发生。
[0004] 水稻白叶枯病主要发生于叶片及叶鞘上，初起在叶缘产生半透明黄色小斑，以后 沿叶缘一侧或两侧或沿中脉发展成波纹状的黄绿或灰绿色病斑；病部与健康部分界线明 显；数日后病斑转为灰白色，并向内卷曲，远望一片枯槁色，故称白叶枯病。水稻白叶枯病 病原菌为水稻黄单胞菌。初侵染源主要是病草和病谷，细菌经水流传播到秧田，引起秧苗发 病。早稻秧苗感染后往往不表现症状，成为带菌苗。晚稻在三四叶期就可表现症状。秧田 期淹水，秧苗期淹水，秧苗被感染的机会增多，淹水没顶次数越多，时间越长，秧苗带菌率越 高。当带菌苗或显症状的秧苗移栽到大田后，到分蘖末期稻株抗病力降时开始发病，成为中 心病株。以后又在病株的病部产生大量的菌脓，借灌水和暴风雨传播，不断进行再侵染，使 病害在田间不断扩大蔓延。水稻白叶枯病对水稻生产的影响极大，一般引起叶片干枯，不实 率增加，米质松脆，千粒重降低，发病田一般减产20%?30%，严重的减产50%以上，发生凋 萎型白叶枯病的稻田常造成死丛现象，损失严重，甚至绝收。水稻白叶枯病的频繁爆发给水 稻生产带来严重的危害，所以白叶枯病与稻瘟病、水稻纹枯病并称为水稻三大病害。
[0005] 长期以来，对水稻白叶枯病的防治主要依赖于化学药剂和栽培措施，但防治效果 不甚理想。现在农业生产中采取综合防治技术预防水稻白叶枯病的发生，主要手段是采取 一些预防性措施，如选用抗病品种、栽培上采用抗菌消毒手段和施用农药进行药物治疗，并 建立水稻白叶枯病预报预测系统。长期的生产实践证明，水稻白叶枯病抗性品种的选育和 应用是防治水稻白叶枯病最经济有效的措施。
[0006] 目前水稻白叶枯病抗病育种中主要采用传统的抗病育种方法进行育种，如利用资 源筛选、杂交、回交等常规育种途径选育出一批具有垂直抗性和水平抗性较好的优良品系。 但是常规育种消耗时间特别长，一个品种的育成需要育种家7、8年以上的努力，常规的水 稻白叶枯病抗病育种的育种周期漫长，其每年的筛选也很低效，工作量非常庞大。尤其随着 水稻白叶枯病病菌突变频率的增加，一个新品种育成的速度已经跟不上水稻白叶枯病病菌 的突变速度，所以寻找更高效更快捷的育种方法是目前水稻白叶枯抗病育种的迫切需求。
[0007] 籼粳稻深刻分化与显著差异，使它们在产量、品质和抗逆性等方面各具特色，其杂 种F1无论在营养器官还是在产量性状上均具有强大的杂种优势。袁隆平首次提出了籼粳 亚种间杂种优势利用的设想，认为直接利用亚种间杂种优势是产量突破中最有希望且能在 较短时期内取得成效的途径，提出了应用广亲和基因与光温敏核不育基因实现亚种间杂种 优势直接利用的战略设想。籼粳稻杂交育种将打破亚种内育种的界限，从亚种内育种走向 亚种间育种。籼粳杂交为亚远缘杂交，杂交后代易产生巨大变异和超亲优势，蕴藏着巨大的 遗传潜力。籼粳稻杂交常规育种和籼粳亚种间杂种优势利用已成为当今水稻超高产育种研 宄的重要手段和方法。
[0008] 国外对籼粳杂交常规育种技术亦给予高度重视。自60年代中后期起，韩国的籼 粳杂交常规育种取得了举世瞩目的成就，育成了统一、水原、密阳等高产矮杆系统，这些品 种一般比传统粳型品种增产20%?40%。日本引进中国和韩国等地的高产籼稻品种，与当 地粳稻品种杂交，增加杂种后代的颖花数，同时提高杂交后代的抗逆性和稳产性，先后育成 了 52个有希望的新品系和5个新品种，如中国91、北陆125、北陆142、关东146、星丰、秋力 等，比对照品种增产20%?36%。日本育种家认为，在第三阶段要实现增产50%的指标必须 依靠杂交稻，特别是在水稻广亲和基因理论提出后，主要依靠籼粳亚种间杂种优势利用途 径来达到。
[0009] 但是，由于籼、粳属两个亚种，F1尽管营养优势很强。但一般都存在部分生殖障 碍，籼粳亚种间杂种F1代的株高偏高，生育期超亲晚熟，以及花粉部分败育、结实率偏低等 问题，是籼粳交育种面临的三大障碍，严重限制了这种优势在生产上的直接利用。籼粳交利 用无论是常规稻品种选育还是恢复系选育，基本上是建立在随机配组和大量选择的基础上 的，需要耗费多年的时间和巨大的劳动量。
[0010] 研宄发现，典型的籼籼交和粳粳交由于基因交流少，F1优势弱，而过度的籼粳基因 交流也不利于F1在营养生长与生殖生长上的协调，同样难以表现出产量优势，这就涉及到 籼粳基因渐渗的程度问题。育种事实表明，籼粳基因渐渗在超级杂交稻育种中发挥了重要 作用，通过分子检测，很多超级杂交稻的亲本均通过籼粳基因渐渗获得。然而，基因渐渗在 超级稻育种中，还是通过多次代的杂交、回交筛选来实现，育种周期长，工作量巨大。
[0011] 目前通过多年重灾区资源筛选，发现了一些抗水稻白叶枯病的优良籼稻资源，如 嘉育280,皖稻61号，赣早籼40号，中优早81号，湘早籼21号、22号，汕优多系1号，滇籼 13号、14号等，这些抗水稻白叶枯籼稻品种的选育对防治水稻白叶枯病带来了优质的育种 抗源，如能将籼稻内的抗水稻白叶枯病基因通过精确高效的手段转移进粳稻基因组培养抗 水稻白叶枯病粳稻品种，在生产上具有极高的价值。
[0012] 随着生物技术的发展，除常规杂交育种外又出现了许多新的育种手段，这赋予了 水稻抗水稻白叶枯病育种新途径，一种是利用水稻白叶枯病培养液提取粗毒素作为选择 压，在细胞水平上进行筛选突变体，并与常规育种技术结合培育新的抗病品种，但是通过粗 毒素人工诱变的频率低，筛选量大；第二种就是以转基因技术和分子标记辅助选择育种技 术为代表的分子育种技术。分子育种技术的出现，对水稻抗水稻白叶枯病育种和籼粳交育 种难关本来是一种可行的解决方案，目前，转基因育种与分子标记辅助选择等分子技术育 种是目前农业发展的新道路，被科学界公认为第三次农业绿色革命的出现。但是，对特定优 良主栽品种进行抗水稻白