[发明专利]水稻抗褐飞虱基因Bph15的特异性共显性分子标记及其应用

说明书

本发明属于基因工程领域，具体公开了水稻抗褐飞虱基因Bph15的特异性共显性分子标记及其应用。本发明通过将Bph15精细定位区间的基因组序列与其它水稻品种相应的序列进行对比，开发并验证了Bph15特异的共显性分子标记B15InD1和B15InD2。本发明中的分子标记可以有效检测抗虫品种B5及其衍生品种(系)中是否含有水稻抗褐飞虱基因Bph15，大大提高抗褐飞虱水稻的选择效率，获得含有Bph15基因的抗褐飞虱水稻品种。本发明提供的共显性分子标记，可借助分子标记辅助育种，通过基因聚合把多个抗褐飞虱基因位点聚集而获得优质广谱抗性育种材料，延缓抗虫水稻品种的退化年限和防止褐飞虱新生物型的发生。

技术领域

本发明属于基因工程领域，具体地说，涉及水稻抗褐飞虱基因Bph15的特异性共显性分子标记及其应用。

背景技术

水稻是我国的主要粮食作物之一，它的生产直接关系到我国的粮食安全、农民增收和农村稳定。水稻种植过程中面临着种类繁多的病虫害危害，危害严重时对其产量构成严重的威胁。其中，褐飞虱就是一种爆发力强、危害性大的水稻害虫。它的成虫和若虫均可以直接刺吸水稻韧皮部汁液，导致植株黄叶甚至枯死。另外，褐飞虱在取食过程中还可传播病毒并诱发多种水稻病害如水稻锯齿叶矮缩病、草状矮缩病等，严重发病时能导致减产甚至绝收。褐飞虱群体爆发多发生在水稻成熟灌浆期。在虫害发生初期，褐飞虱若虫的虫体小，隐蔽性强，不易发现，造成防治不及时使其得以大量繁殖，而此时稻株长势旺盛，将杀虫剂施到稻株基部的操作非常困难，虫害便得以流行，屡屡造成危害和减产。上世纪60年代以前，褐飞虱仅在我国局部稻区时有发生。其后，随着气候、环境、种植结构、耕作制度和栽培方式等的变化，褐飞虱为害地域由南向北扩展，发生频次增加，危害程度加重。据中国农业年鉴记载，目前我国每年水稻稻飞虱(主要是褐飞虱)发生面积为2000万公顷以上，每年因稻飞虱危害造成的直接产量损失达100万吨以上(娄永根、程家安，2011)。褐飞虱已对我国水稻生产安全构成严重威胁。

一直以来，褐飞虱的防治主要是依靠施用化学杀虫剂。杀虫剂的大量施用，在一定程度上和一定时间段内控制了褐飞虱的危害，但也消灭了稻田中的褐飞虱天敌。另外，由于化学杀虫剂的连年大量施用，褐飞虱抗药性成倍增加，使药剂防治的效果非常有限。此外，一些农药如三唑磷，拟除虫菊酯类杀虫剂、杀菌剂和除草剂等对褐飞虱具有刺激生殖作用，更加剧了稻飞虱的再增猖獗，使得依靠特效农药也不能实现稻飞虱可持续治理的目标(程家安等，2008)。同时，化学杀虫剂的持续大量使用加重了生态环境和粮食的污染，增加了农民的生产成本，给新时期农民增收带来挑战。

褐飞虱连年持续爆发猖獗的内在原因是我国水稻品种大面积种植的主要水稻品种抗褐飞虱性能普遍差，加上杂交稻品种株型高大，中后期田间群体大，茎叶茂密，田间郁蔽度高，营养适宜，有利于褐飞虱快速繁殖，对褐飞虱等虫害表现为“超感虫性”，在虫源基数大、气候条件适宜时，极易形成爆发流行之势，造成严重危害(寒川，刘光杰等2003)。实践证明利用抗褐飞虱基因培育抗褐飞虱水稻品种是褐飞虱综合防治中最为经济、有效、安全、生态的方法。

迄今为止，在栽培稻和野生稻资源中已经鉴定并报道了30个抗褐飞虱主效基因(Hu et al.2016 Recent progress on the genetics and molecular breeding ofbrown planthopper resistance in rice.Rice,9:30)。除了bph5和bph8外，其余抗褐飞虱主效基因均已经利用分子标记被定位到水稻不同的染色体上。武汉大学何光存教授研究组通过药用野生稻(Oryza officinalis Wall ex Watt)与普通栽培稻珍汕97B经过多代杂交选育，获得对常见的几种褐飞虱的生物型1、2、3表现为高抗的水稻品种B5。从B5中鉴定定位了2个显性的抗褐飞虱基因Bph14和Bph15，遗传分析表明Bph15对B5的抗性贡献强于Bph14。Bph15精细定位于第四染色体短臂(Yang et al.2004；Lv et al.2014)。