◎王 丹，肖應(yīng)輝

（湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)農(nóng)學(xué)院，湖南 長沙 410128）

水稻（Oryza sativa）作為世界上主要的糧食作物之一，它的生產(chǎn)關(guān)系糧食安全。稻瘟病是由真菌病原物Magnaporthe oryzae引起的，是水稻最嚴(yán)重的病害之一，嚴(yán)重威脅著世界的糧食生產(chǎn)[1]。據(jù)統(tǒng)計，從1975～1990年間，全世界由稻瘟病導(dǎo)致的水稻產(chǎn)量損失高達(dá)1.57 億噸[2]。自20世紀(jì)末以來，我國稻瘟病每年發(fā)生面積均超過380 萬hm2，所造成的產(chǎn)量損失達(dá)數(shù)億公斤每年[3]。實踐證明，控制此病害最經(jīng)濟(jì)、有效和環(huán)保的方法是利用寄主的抗性培育和種植抗病品種[1,4]，而應(yīng)用分子標(biāo)記輔助選擇（marker-assisted selection，MAS）技術(shù)將多個具有不同抗譜的稻瘟病抗性基因聚合到同一個品種中，是培育具有持久抗瘟性品種的有效措施之一[5]。本文概述了迄今已定位及克隆的稻瘟病抗性基因，以及最近利用DNA分子標(biāo)記加速抗瘟水稻品種選育的進(jìn)展，并對當(dāng)前抗性基因定位與克隆和它們在分子育種上應(yīng)用所面臨的問題進(jìn)行探討。

1 稻瘟病抗性基因定位與克隆

水稻中很多抗稻瘟病基因已經(jīng)被定位和深入研究，目前，已經(jīng)定位了86了抗稻瘟病基因，其中有25個基因被成功克隆。見表1。

表1 水稻中已克隆的抗稻瘟病基因以及與它們緊密連鎖的標(biāo)記

2 利用抗稻瘟病基因育種

過去30年，國際水稻研究所利用傳統(tǒng)育種方法給優(yōu)良品種導(dǎo)入了大量的抗病基因[6]。但是，傳統(tǒng)育種方法有以下不足：育種周期長，導(dǎo)入的抗性基因少，育成的品種容易喪失抗性。加之抗稻瘟病育種還面臨的兩個常見問題是：第一，我們目前還不完全清楚持久抗性的遺傳機理；第二，選擇具有多個抗性基因的個體可能干擾育種進(jìn)程，原因是，基因之間具有上位性。分子標(biāo)記技術(shù)為解決這兩個問題提供了可能，分子標(biāo)記可以提高遺傳分析的效率和加速得出結(jié)論，特別適用于多個抗病基因存在于一個品種中時[7]；與抗病基因連鎖的分子標(biāo)記作為選擇工具加速選擇抗病基因組合符合要求的品系[8]，利用這個工具我們可以利用用傳統(tǒng)的方法培育持久抗病的品種。水稻分子遺傳圖譜問世加速了分子標(biāo)記輔助選擇技術(shù)（MAS）在育種上的應(yīng)用[9,10]。

由主效抗病基因控制完全抗性基因已在育種中廣泛應(yīng)用，已有pi5、Pita、Piz和Pi2等通過MAS方法導(dǎo)入新的水稻品種[11-14]。但是，由于稻瘟病菌具有高度變異性和不穩(wěn)定性，使得具有單一抗病基因的抗性品種經(jīng)過2-3年推廣種植后就成為感病品種[15]。對于此可應(yīng)用聚合育種解決，如Hittamani等將稻瘟病抗性基因Pi5、Pi1和Pi1聚合到同一品系BLl24中[5]；陳紅旗等利用分子標(biāo)記技術(shù)聚合Pi1、Pi2和Pi1基因改良金23B的稻瘟病抗性[16]，以上的研究表明.分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)已成為多基因聚合的有效手段。

3 問題與展望

對于稻瘟病的研究，此前，抗性基因的定位和克隆是利用正向遺傳學(xué)經(jīng)典方法—QTL定位和圖位克隆方法，但由于受研究材料遺傳背景和分子標(biāo)記密度制約，近年來定位新抗性基因和克隆已定位抗性基因越來越難，水稻基因組測序的完成，使得利用反向遺傳學(xué)方法定位和克隆更多抗性基因成為可能，魏興華等通過全基因組關(guān)聯(lián)分析技術(shù)（Genome-wide Association Study, GWAS）分析了一個秈稻群體的稻瘟病抗性，檢測到已克隆抗稻瘟病基因Pia，定位到Pif位點的候選基因，幷在第3染色體定位了新抗性基因[17]，一些研究人員提出GWAS定位方法存在假陽性，但通過參數(shù)優(yōu)化和重復(fù)實驗可以降低假陽性率[18]，因此，對于GWAS定位和克隆抗稻瘟病基因還需進(jìn)一步研究。

抗性基因生產(chǎn)應(yīng)用方面，廣譜抗性基因往往比單一抗性的基因更具優(yōu)勢，由QTLs控制的部分抗性不具有小種?；裕剐愿志肹19]。隱性基因Pi21和抗穗瘟顯性基因Pbl均為高水平的部分抗性基因，攜帶Pi21的抗源品種Owarihatamochi在日本應(yīng)用80多年來一直保持高水平的部分抗性，攜帶Pbl的部分抗性品種也已在日本連續(xù)推廣應(yīng)用15年以上仍未喪失抗性。在育種上，Pi21可通過RNAi抑制顯性基因的表達(dá)加以利用，Pbl基因則可通過分子標(biāo)記輔助選擇（MAS）或轉(zhuǎn)基因手段直接利用。對于稻瘟病抗病育種，利用分子標(biāo)記輔助選擇育種已成為趨勢，但面臨如下問題：第一，技術(shù)成本高；第二，用于選擇的分子標(biāo)記決定表型的可靠性低。對于第一個問題，我們既要考慮成本，又要考慮產(chǎn)出，也就是加速育成品種，給育種帶來了更高的收益。

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