Rice Restorer Line with Fragrance and Disease Resistance: Molecular Identification and Application

doi:10.11924/j.issn.1000-6850.casb2023-0548

Abstract

Abstract:

Improving the grain quality and blast resistance of rice restorer lines is the foundation for breeding new hybrid rice combinations with high yield, superior quality and disease resistance. By using molecular markers closely linked to the fragrance gene fgr and rice blast resistance genes Pi-1, Pi-9 and Pi-k^h, the molecular marker -assisted selection of fragrance and blast resistance genes was performed in 265 F₆ restore line generations derived from aromatic variety ‘Yuzhenxiang’ crossed with disease resistant restorer lines ‘Fuhui 683’ and ‘Jinhui 1131’. Six excellent restore lines carrying the aforementioned four target genes were selected. Combined with comprehensive character investigation, an aromatic restore line ‘Runxiang’ with medium resistance to rice blast was bred. And a new combination of high-yield and superior-quality aromatic black hybrid rice ‘Ziliangyou Runxiang’ had passed the approval of new crop varieties in Guangxi Province (Guishendao NO.2021200) and Fujian Province (Minshendao 20220024), which exhibited high yield, superior grain quality, and great potential for widespread cultivation. Molecular marker-assisted technology is a rapid and effective modern biotechnology breeding technique for the targeted improvement of rice aroma and blast resistance.

Key words: rice, restorer line, rice blast, aroma, molecular identification

ZHANG Yuting, WANG Hongchao, LIANG Yingying, KUANG Mengxin, WU Xin, JIANG Yunlin, CHENG Zuxin, LIN Lihui. Rice Restorer Line with Fragrance and Disease Resistance: Molecular Identification and Application[J]. Chinese Agricultural Science Bulletin, 2024, 40(18): 90-95.

Figures/Tables 6

References 31

[1]	曾波, 钟育海, 郭利磊, 等. 我国优质水稻品种发展现状与展望[J]. 种子, 2019, 38(8):53-56.
[2]	农业农村部新闻办公室, 国家优质稻品种攻关推进暨鉴评推介会在广州召开[EB/OL]. 农业农村部, http://www.moa.gov.cn/xw/zwdt/201805/t20180504_6141353.htm, 2018-05-04.
[3]	游晴如, 黄庭旭. 稻米香味的研究与育种利用[J]. 福建稻麦科技, 2002(3):30-33.
[4]	XIAO N, PAN C H, LI Y H, et al. Genomic insight into balancing high yield, good quality, and blast resistance of japonica rice[J]. Genome biology, 2021, 22(1):283.
[5]	顾海华. 水稻香味遗传研究与育种利用[D]. 北京: 中国农业科学院,2006:14-20.
[6]	宋云生, 于雅洁, 曹鹏辉, 等. 基于分子标记辅助选择的优质、高产、抗稻瘟病水稻新品种育种综述[J]. 江西农业学报, 2023, 35(7):20-25,36.
[7]	王丹, 沙岩, 胡俊峰, 等. 抗稻瘟病基因的克隆及其分子育种研究进展[J]. 分子植物育种, 2019, 17(14):4661-4666.
[8]	阮宏椿, 石妞妞, 杜宜新, 等. 水稻抗性基因Pi对福建省稻瘟病菌优势菌群的抗性分析[J]. 中国水稻科学, 2017, 31(1):105-110. doi: 10.16819/j.1001-7216.2017.6060
[9]	赵夏夏, 王旭明, 许飘, 等. 水稻稻瘟病抗性研究与展望[J]. 湖北农业科学, 2019, 58(11):5-9.
[10]	蒋云林. 利用MAS技术选育持久抗病杂交水稻亲本的研究[D]. 福州: 福建农林大学,2008:14-25.
[11]	陈志伟, 官华忠, 毛大梅, 等. 抗稻瘟病和抗白叶枯病两系水稻不育系的选育及其初步应用[J]. 植物遗传资源学报, 2020, 21(5):1078-1088. doi: 10.13430/j.cnki.jpgr.20190903002
[12]	王君怡. 水稻抗稻瘟病优异基因组合筛选与抗性评价[D]. 新乡: 河南师范大学, 2022.
[13]	BRADBURY L M T, FITZGERALD T L, HENRY R J, et al. The gene for fragrance in rice[J]. Plant biotechnol.J., 2005, 3(3):363-370.
[14]	程灿, 杨佳, 周继华, 等. 基于功能性分子标记鉴定香味杂交粳稻亲本[J]. 分子植物育种, 2018, 16(17):5653-5659.
[15]	李奥. 分子标记辅助选择改良南粳5718的稻瘟病抗性及香味[D]. 扬州: 扬州大学, 2023.
[16]	钟思莹, 周勇, 罗李飞, 等. 分子标记辅助选择在两系不育系选育中的应用[J]. 南方农业, 2021, 15(14):223-225.
[17]	王天生, 陈惠清, 谢旺有, 等. 利用功能性分子标记辅助选育香型杂交水稻不育系[J]. 分子植物育种, 2020, 18(23):7801-7807.
[18]	张江丽, 李苏洁, 李娟, 等. 不同来源水稻种质资源香味基因badh2位点的鉴定[J]. 分子植物育种, 2015, 13(4):727-733.
[19]	曾宇, 夏秀忠, 农保选, 等. 广西特色香稻地方品种香味及其香味基因型的鉴定[J]. 南方农业学报, 2017, 48(9):1548-1553.
[20]	王丰, 李金华, 柳武革, 等. 一种水稻香味基因功能标记的开发[J]. 中国水稻科学, 2008, 22(4):347-352.
[21]	GB/T15790-2009.稻瘟病测报调查规范[S]. 中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局, 2009.03.27.
[22]	汤玉煊, 刘素玲, 楚宗艳, 等. 优质高产抗病水稻品种资源创新可行性探讨[J]. 现代农业科技, 2022(4):26-28.
[23]	张影, 朴日花, 陈莫军, 等. 水稻抗稻瘟病分子机制及分子育种研究进展[EB/OL]. 分子植物育种, http://kns.cnki.net/kcms/detail/46.1068.s.20220711.1634.006.html, 2023-12-21.
[24]	吴方喜, 罗翠琴, 王颖姮, 等. 优质、抗病、耐储藏香稻新品种福香占的选育与应用[J]. 福建农业学报, 2022, 37(6):683-690.
[25]	曾晓强, 胡慧, 高若愚, 等. 利用分子标记辅助选择改良‘长农粳1号’的稻瘟病抗性[J]. 分子植物育种, 2022, 20(13):4400-4406.
[26]	张启发. 保障粮食安全,促进营养健康:黑米主食化未来可期[J]. 华中农业大学学报, 2021, 40(3):1-2.
[27]	国家水稻数据中心[EB/OL]. 中国水稻品种及其系谱数据库, https://www.ricedata.cn/variety/varis/627124.htm, 2023-12-21/2023-12-21.
[28]	王润, 姜明松, 魏宇, 等. 优质抗病粳稻新品种圣稻23的选育过程及绿色高效栽培技术[J]. 现代农业科技, 2023(3):1-4.
[29]	李俊周, 吕传威, 王伟杰, 等. 利用分子标记辅助选育抗稻瘟病粳稻品种‘豫农粳12’[J]. 分子植物育种, 2022, 20(8):2650-2656.
[30]	刘驰, 韦敏益, 秦钢, 等. 利用MAS技术培育水稻多抗、优质强恢复系桂恢663[J]. 西南农业学报, 2019(2):225-231.
[31]	余守武, 郑学强, 范天云, 等. 分子标记辅助选育具抗稻瘟病基因Pi25的光温敏核不育系[J]. 中国稻米, 2013, 19(3):15-17. doi: 10.3969/j.issn.1006-8082.2013.03.004

组合名称	总株数	香味基因杂合 (纯合) 株系数	香味基因杂合 (纯合) 占总株系数的比值
福恢683/玉针香	183	68(59)	37.2%(32.2%)
金恢1131/玉针香	82	55(41)	67.1%(50.0%)

组合名称	总株数	香味基因杂合 (纯合) 株系数	香味基因杂合 (纯合) 占总株系数的比值
福恢683/玉针香	183	68(59)	37.2%(32.2%)
金恢1131/玉针香	82	55(41)	67.1%(50.0%)

组合名称	总株数	≤3级	≤5级	≤9级
福恢683/玉针香	183	82	66	35
金恢1131/玉针香	82	5	47	30

组合名称	总株数	≤3级	≤5级	≤9级
福恢683/玉针香	183	82	66	35
金恢1131/玉针香	82	5	47	30

恢复株系	香味分值	苗期叶瘟级别		生育期/d	株高/ cm	有效穗数	主穗长/cm	每穗粒数	穗实粒数	结实率/%	千粒重/g	单株重量/g	粒长/mm	粒宽/mm	稻米长宽比
恢复株系	香味分值	2018	2019	生育期/d	株高/ cm	有效穗数	主穗长/cm	每穗粒数	穗实粒数	结实率/%	千粒重/g	单株重量/g	粒长/mm	粒宽/mm	稻米长宽比
R1	3.2	2	3	91.1	118.5	8.2	26.1	225.2	182.7	80.7	25.1	19.0	7.11	2.17	3.28
R2	4.0	4	3	91.1	114.3	8.4	25.8	243.7	202.4	83.3	26.3	21.2	7.35	2.01	3.65
R3	4.2	2	2	89.1	106.7	8.6	25.6	239.6	196.5	82.0	27.9	21.0	7.51	2.05	3.66
R4	3.9	2	3	89.6	125.0	8.6	25.9	224.1	190.4	84.9	26.7	21.3	7.97	1.99	4.00
R5	4.1	3	3	88.4	108.1	9.7	26.0	255.9	216.4	84.9	25.2	23.0	7.46	1.90	3.93
R6	3.8	4	3	90.6	115.4	8.0	26.3	205.6	180.5	87.8	26.1	21.9	7.69	1.99	3.86
福恢683(CK)	0.5	2	2	94.6	125.4	10.1	24.0	160.8	139.4	86.5	28.7	23.6	7.34	2.11	3.48
玉针香(CK)	4.6	7	6	92.6	119.3	9.6	22.6	117.0	117.2	81.2	26.8	18.9	8.54	1.85	4.62