水稻基因發(fā)掘與分子育種

1、水稻基因發(fā)掘與基因/分子育種武漢大學章志宏（2010年1月13日，根據錄音整理）（整理者：許宏廣）刖言：我很高興到這里來，首先，包括我們袁總，既是我的大哥，也是 我在農業(yè)廳的同事，非常感謝袁總提供給我這么一個學習的機會。今天就結合我的工作和大家做個交流。大家呢，在座的人跟生產 實踐更緊密點，所以我也經常彳主袁總這里跑，我就是希望更多的了解 和學習到更多的一些第一線實踐上的知識。今天我講的重點呢，主要還是跟我們專業(yè)有關。因為之前我跟昨 天講的劉教授他打過電話，咋講呢？我說如果講我們專業(yè)的，他們好 多聽不懂，就白講了；但是如果說講大家聽得懂的，那大家都是專家， 我是學生。所以我跟他討論，那就講大家

2、聽得似懂非懂的，最后大家 能夠通過考試。那么我想通過幾方面來講。剛才提到了劉教授已經講的這個部分， 我就簡單的提一下，復習一下。為什么呢？因為基因的發(fā)掘與育種， 重點是實際上用分子標記技術，所以這個分子標記技術在育種應用上 是個很重要的一項很實用的技術。所以呢要提一下。那么重點的講詳 細點就是這兩個部分。一個是稻瘟病其抗病性和抗病基因的發(fā)掘。那 么這個呢是我們目前正在做的一項工作，大家比我更了解。近20多年來中國水稻育種的探索1、中國水稻生產的發(fā)展中國水稻的生產和發(fā)展，這個大家可能比我更了解。主要是三個 時期，一個是解放初期的恢復期。那么這個時候水稻單產的年平均增 長率呢在百分之四點幾，最主要

3、的是在61年到84年，24年所謂的 黃金增長期。那么這個時候呢，連續(xù)24年水稻的單產平均年均增長 率在百分之四點幾。那么從84年后，我這里顯示的是到94年，這個 期間水稻單產的年增長值都是百分之零點零幾。那么從這個圖片來看呢，這個前面是黃金增長期，這個斜率是很 大的，好那么從84年之后呢斜率就變平了，甚至于呢到94年之后呢， 那么是有增有減的，那么盡管在這個時期還有所謂的超級稻的發(fā)展， 實際上呢我們的單產水平并沒有提高。也就是說從84之后那么我們 水稻生產的單產水平是處在一個徘徊期的。2、24年水稻單產黃金增長期的兩大動力那么我們回顧這24年的黃金增長期它的兩大動力：一個是矮化 育種，大家都知

4、道；第二呢就是雜交水稻的發(fā)展。這兩大動力，我們 說呢，從我們分子育種的角度來說呢，我們稱它為常規(guī)育種。那么所謂常規(guī)育種是基于性狀的表現(xiàn)型進行選擇的一種育種方 法。那個時候的人呢，不管基因，是吧，盡管那個時候遺傳學已經建 立了，但是想要建立基因是很困難的。在矮化育種的一個關鍵基因就是sd-1直到02年才克隆出來。當 時做育種是不知道基因的，完全就是憑性狀，性狀的表現(xiàn)型進行選擇。 這里用黃色表示了，是基于性狀的表現(xiàn)型進行選擇育種。3、1984，中國水稻育種的迷茫與探索在84年之后中國水稻育種在迷茫中探索，一個很大的方面是兩 系雜交稻，我們知道兩系雜交稻是始于1973年的，在沙漠原農場的 發(fā)現(xiàn)的。兩

5、系雜交稻真正進入應用呢，是從兩優(yōu)陪九開始的，兩優(yōu)陪 九取代了 3163。02年開始兩優(yōu)陪九取代了 3163成為全國面積種植最大的一個品 種。盡管如此，兩系雜交稻它的潛力，大家認為跟當初的雜交水稻比 并沒有上一個新的臺階，停留在一個產量水平上。兩系雜交稻它有它 的優(yōu)勢：主要是配種比較方便，配種不受恢保關系的限制。在三系雜交育種呢，是有一個恢保關系的問題的，但是兩系雜交 稻就沒這個問題。那么配種不受恢保關系的限制，育種家更有可能， 或者說機率更大點選育到好的組合。再就是超級稻的探索。超級稻呢起源于日本，在81年就啟動了所 謂超高產水稻育種計劃。那么隨后呢，國際水稻所開展這個新株型的育種，就是寡分裂

6、， 少分裂，大穗。我們國家呢，在96年啟動了超級稻的育種，但是對超級稻大家很 多人是不太認同的。去年呢，南京農業(yè)大學的朱玉紅老先生就寫了篇文章，他就說從 遺傳這個角度來進行分析，矮化育種是利用了矮桿基因，遺傳上可以 認同的，是一個突破。雜交水稻它是利用雜種優(yōu)勢，矮桿育種是一個常規(guī)稻，是一個純 系，雜交稻呢是一個雜種，它是利用了雜種優(yōu)勢，所以它的遺傳結構 不一樣，因此這個創(chuàng)新大家也認可?？墒菍τ诔壍灸兀谶z傳上，你需要什么新的基因資源，新的 遺傳結構，你沒有。而且從產量潛力來看呢，也沒有上一個新的臺 階，所以對于超級稻，盡管炒得很熱，很多人不認同這個東西，從實 際上沒有上一個臺階。當然呢，最近

7、我們的張啟發(fā)院士，也提出了這個綠色超級稻，估計今年在科技部應該會提交。張院士提出的這個綠色超級稻的概念， 也是基于基因組學上大量的基因被鑒定，被發(fā)掘，那么通過基因的具 體利用，來實現(xiàn)所謂的綠色超級稻。他認為呢達到三個具體的目的： 1.少打農藥；2.少施化肥；3.節(jié)水抗旱。這三個目標的實現(xiàn)實際上要 通過基因育種的手段來進行。當然這個還沒有進入實施階段，實施效 果會怎么樣呢，這個還不好說。植物基因組學的迅猛發(fā)展 開啟基因育種時代1、DNA雙螺旋分子模型建立（1953）好了，在水稻育種迷茫與探索中，分子生物學的發(fā)展也非常迅速。 分子生物學的發(fā)展呢，起源于1953年，DNA雙螺旋分子模型的建立。 所謂

8、DNA呢，就是脫氧核糖核酸，通常情況下我們直接說它DNA， 因為這個脫氧核糖核酸說起來名字很長。那么DNA是個什么東西呢？它是基因的載體。細胞里面有細胞 核，細胞核里有染色體，染色體的主要骨架部分就是DNA?；虻?密碼呢就在這個DNA上，所以我們就認為DNA是遺傳物質。遺傳 嘛，那就是追溯基因的，DNA當然也就是基因的載體。對這個雙螺旋，分子模型的構建呢，最初是起源于對DNA的X 射線的衍射圖。這是一個衍射圖，從這個衍射圖大家就開始推測這個 DNA的模型究竟是什么樣的。當時呢，美國一個叫什么林的人，他 就構建了一個模型，他認為DNA的模型是三螺旋的，有三條鏈的這 么一個螺旋。他基于三條鏈的這

9、樣一個考慮呢，最后就走進了一個胡 同，盡管他是美國DNA分子研究方面的權威，但是他就走進了這個 死角。可是就被這個當時才25歲，剛剛大學畢業(yè)的沃森和這個37歲做 物理學的克里克呢，他們發(fā)現(xiàn)了這個東西。這個衍射圖呢，不是他們所做，是英國的一個叫做威爾金斯實驗 室他們所做的。他們最開始的時候構建模型呢，是把他作為一個三螺 旋。后來呢，沃森和克里克他們跟這個威爾金斯進行討論的時候呢， 威爾金斯就把他們沒有發(fā)表的這個X衍射圖片給他們看了。看了之 后，他們就說不可能是三螺旋，從這個可以看出一定是個雙螺旋。就 這么一下呢，就給了他創(chuàng)造的火花。這個雙螺旋模型就這么構建了。那么分子模型構建，我們知道基因在DN

10、A上，DNA的分子模型 也建立起來了。那么這個時候就開啟了這個分子學時代的開始。2、植物基因組學的迅猛發(fā)展好了，開啟之后呢，那么分子生物學時代的開始之后呢，基因組 學就發(fā)展的非常迅速了。具體在水稻上。最早還是日本啟動水稻基因 組計劃，隨后幾個國家聯(lián)合，包括我們中國也參與了這個國際水稻研 究所的國際水稻基因的計劃，直到02年，水稻基因組的全部測序， 當時有兩篇文章，一篇是中國的基因組測序，一個是日本基因組測序， 日本人做基因組測序，選擇的是日本的一個粳稻品種。我們國家呢，是用的這個9311，從這個圖片上看呢，這個是很 典型的我們國家云南的水植水稻的梯田嘛。好了，這個水稻基因組圖 的框架公布之后，

11、我們再來鑒定水稻的基因，大量的發(fā)現(xiàn)水稻的基因 就變得非常方便了。所以呢，這個時候水稻基因的鑒定出現(xiàn)了一系列 的成果，是在我們國家。3、中國科學家冰稻基因克隆成果豐碩中國人是非常厲害的，只要是中國人參與的事情那就搞得紅紅火 火。這個水稻的基因呢，最開始是在03年由中國水稻遺傳所李嘉陽 教授在自然雜志上發(fā)表的一篇文章，我們一個叫Moc1的基因， 管寡分裂的基因。我們剛才說了，國家水稻研究所的新株型育種就是 考慮到這個寡分裂，他們就將這個基因給克隆出來了。這是比較早的 了，08年又有很多基因被中國科學家所克隆。這個基因叫G九H7，是 由張啟發(fā)院士，他們那個團隊所克隆的。它控制水稻的抽穗期，控制 株高

12、和穗子的大小，一個基因同時控制多個性狀。文章也是發(fā)表在Nat Genet上面，就是Nature的系列刊物。這個是08年發(fā)表在Nat Genet上的文章，是克隆水稻的匍 匐性基因。野生稻是匍匐生長的，當馴化為栽培稻時候呢是直立生長 的。這個基因分別在北京的中國農業(yè)大學被克隆出來。同時呢，上海 的植生所也把這個基因同時克隆出來。發(fā)表在同一篇雜志的同一期上 面。這是1364頁，1365頁，連續(xù)的。同一期上呢，還有這么一篇文章，也是由上海水生所他們所做的 這個灌漿的基因。這個呢是灌漿不好的，所以呢形成了大量的惡白。 這個是灌漿好的，米粒很透明。這個顯示的是胚乳的淀粉的結構，這 個呢大家都知道他們在東北

13、做粳稻的高產育種是直立穗，粳稻和小麥 的穗子一樣是直立的，南方釉稻品種的穗子都是彎曲的。直立穗這個 基因也被中國科學院的遺傳所，跟他們合作也將它克隆出來了，發(fā)表 在Nat Genet上，這是09年發(fā)表的文章。所以呢，中國科學家就是厲害，只要是中國人參與，大量的基因 被克隆出來。好，我們講分子育種，或者叫基因育種，這個是一個 概念不同的說法。所謂基因育種就是針對基因的操作來進行水稻品種 的改良，也可能是對植物，也可能是對動物，是直接對基因來進行操 作的，因為基因呢它本身也是一個大的分子，我們也稱他為分子育種， 所以呢基因育種與水稻育種是一個概念。4、基因育種:通過對基因的操作實現(xiàn)品種改良但是基因

14、育種的技術呢就是這個東西，要大量的基因能夠被挖掘 出來，那么這個所謂挖掘出來有幾個方面，一個是：做遺傳鑒定。我 知道這個基因的表現(xiàn)型，它起什么作用，它的遺傳鑒定；第二個呢， 做分子標記的定位，如果說我們能夠找到跟這個基因分子連鎖很緊密 的分子標記，那么我們就可以通過分子標記輔助育種來利用這個基 因，不一定非要把它克隆出來。用分子標記輔助育種呢，只要我能夠 找到跟這個基因緊密連鎖的標記，我就用這個標記來追蹤這個基因。 當然了，在基因定位了之后，然后還可以做基因的克隆，然后做基因 功能的分析，如果是要做轉基因，那么一定是這個基因被克隆分離出 來了，才能用來做轉基因，沒用克隆分離出來，你轉基因用什么

15、東西 來轉呢？所以呢，以基因的發(fā)掘為基礎，我們談分子育種或者基因育種主 要是這兩個方面：一個是分子標記輔助育種，一個是轉基因育種。轉基因育種一定要要求這個基因被克隆出來，那么轉基因育種的 它的優(yōu)勢在哪里呢？不管你這個基因是什么來源，你從細菌來源也 好，從動物來源也好，從植物來源也好，甚至人工合成的基因也好， 都可以拿來轉基因，我們做水稻轉基因，都可以轉到水稻上面去。比 如說這個抗螟蟲的育種的必須基因，是芽孢桿菌的基因，毒蛋白的基 因，把他轉到水稻上面去，最大的優(yōu)勢不受物種的限制，不管是從哪 來的基因，都可以用來轉基因，好，如果說是做分子標記輔助育種， 它的要求比較低，門檻比較低，我只要能夠做到

16、基因定位，分子標記 定位之后呢，我這個基因就可以用，可用呢，是通過雜交回交的途徑 來實現(xiàn)的，那么既然是要雜交和回交，我們說水稻品種之間可以雜交， 是吧？有些野生稻種和栽培稻種之間也可以進行雜交，但有些就不 行，好，那么更遠一點，雜交就不親和了。所以分子標記輔助育種它 的門檻低一點，但是對這些基因的利用就受雜交親和力的限制，雜交 不親和，那么那個基因就沒有辦法導入過來；雜交親和了，那么那個 基因才能導入過來，因此呢只能夠用它的同種或者說近源雜交親和的 種類才能夠把基因導入過來。三、DNA標記技術的發(fā)展與應用1、基因學說DNA標記技術，昨天劉教授已經講到這個問題了，我簡單的講 一講。這個DNA標記

17、技術我們要從基因學學說說起?；驅W學說最 初是在上個世紀初由美國的科學家摩爾根他所建立的。那么在這個時 期的時候人們呢，我們已經知道基因是在染色體上面的，當然那個時 候還沒有具體到DNA，但是我們已經知道基因是在染色體上的?；蛟谌旧w上，相互之間是什么關系，那個時候不知道。摩爾 根呢，是利用了那個果蠅。那個果蠅呢，在我們遺傳學課程里是一個 重要的模式生物。用果蠅做本科生實驗是一個很經典的實驗。果蠅呢 是一種很常見的但是好多人不知道那是果蠅，包括我在上學的時候也 一樣，見過，但是不知道那就是果蠅。其實果蠅在我們廚房里面，夏 天大量的存在。它就喜歡比如我們的剩飯長霉了，你再一看上面有那 個小蟲子

18、，那就是果蠅。那個水果攤，邊上的那個爛水果特別多，果 蠅呢就喜歡吃那個東西。上面的大量的飛著的那個小蟲就是果蠅。摩爾根就是玩了這個果蠅，玩出了基因學說。他建立基因學說就 提出了基因是在染色體上，每一個基因在染色體上都有一個特定的座 位，它這個位置是相對固定的。他當時不說是相對固定，說的是固定 的：基因在染色體上座位固定，并且成直線排列。我們剛才看的呢， 這不是染色體么？這里面就直線排列著一個一個的基因。當然，后來 發(fā)現(xiàn)了這個轉座子，也叫跳躍基因。這是美國的一個老太婆叫邁克林 托克斯，她當時就發(fā)現(xiàn)這個基因是可以跳躍的。不過摩爾根當初建立 學說，說基因的位置是固定的。可是呢，邁克林.托克斯，美國的

19、一位老太婆，現(xiàn)在剛過世，終 生未娶，她做研究的時候就發(fā)現(xiàn)這個基因是可以跳動的，當時就稱之 為跳躍的基因。可是當時她發(fā)現(xiàn)這個基因的時候，她是受到冷遇的， 人們覺得她是不是瘋了。人家摩爾根都說基因在染色體上的位置是固 定的。她怎么發(fā)現(xiàn)這個基因可以跳呢。所以當時是受到冷遇的當然 后來還是獲得了人們的認可，獲得了諾貝爾獎?，F(xiàn)在我們稱這個跳躍 基因為轉座子，有很多的用途。它會導致一系列的遺傳變異。那個不 說，我們還是從這個基因學說開始。盡管有跳躍基因的發(fā)現(xiàn)，基因學 說還是經典的，絕大多數(shù)基因在染色體上，直線排列，位置是固定的。2、水稻經典遺傳圖譜好，既然是有這么個學說出來，我們就應該能夠構建遺傳圖譜了。

20、 比方說這是一條染色體，我們上面標的是2號染色體。既然這個是染 色體，基因在上面都有座位，直線排列。那么我們就能夠繪出這樣一 個遺傳圖來，對吧？因此呢，當初他的基因學說出現(xiàn)之后，那么我們在水稻上，基于 對水稻的一系列的認識，比方說這個蠟質基因，就是糯米的基因了。它的這個基因在哪條染色體上，它跟其它的基因座位是個什么樣的方 式，所以呢我們就繪出了所謂的基因點了。這就是基因圖譜。一條染色體上面的基因，這是基因的符號，這 是基因之間的距離。具體的我們用遺傳距離來表示。這個經典遺傳圖 譜呢，以形態(tài)性狀的基因為標志的。這個形態(tài)性狀的基因，作為遺傳 標記，我們就稱它為形態(tài)學遺傳標記。因此呢，用形態(tài)學遺傳標

21、記繪 出的圖譜，我們現(xiàn)在就稱它為經典的圖譜。之所以經典呢，過去建立 了比較好的這種圖，作為現(xiàn)在來說就已經過時了?；蛟谌旧w上， 他們的位置和距離都給繪制出來，這就是水稻的遺傳圖譜。這是最初的遺傳圖譜，大量的工作都是日本人做的。這個圖譜呢 就有一個很大的問題，這就是因為形態(tài)學遺傳標記的局限性。所謂形 態(tài)學遺傳標記，基于對性狀的認識，既然是有性狀，它是有對應的基 因。我們能夠看到的這些形態(tài)變異，在水稻上面呢還是不夠。因此呢， 繪出來的遺傳圖譜，這個密度就不夠，這是一個。第二個呢，形態(tài)學性狀呢，必須發(fā)育到某個特定的時期才能看到。 比方說我們要看這個蠟質基因，也就是糯米的這個基因呢，要等成熟 才能看

22、得到。苗期植株的時候是看不到的吧。所以呢，形態(tài)學遺傳標 記要想繪出一個高密度的遺傳圖譜呢，就不可能。這個所謂遺傳圖譜呢，就像一張地圖一樣的。這個圖譜有什么用， 為什么一定要去繪這個圖譜？這就像一個地圖一樣的，我們發(fā)現(xiàn)了新 大陸，那么首先呢是對這個新大陸的記錄。我們發(fā)現(xiàn)了一個新基因也 一樣，我們要想發(fā)掘基因，首先我們要繪制它的遺傳圖譜。地圖找出 來了，我們再到地圖上去找這個基因?？墒悄兀眠@個形態(tài)性狀的基 因為標記，進行圖譜的繪制，這個工作呢，可以繪一個基本的大致的 圖，但是用起來基本上還是沒有太大的作用。3、DNA分子標記知道了分子生物學的建立對DNA雙螺旋的分子模型構建之后， 那是53年了，

23、到80就發(fā)現(xiàn)出來了分子標記DNA分子標記，我就 不用展開，大家反正聽一遍，過一遍就行了。我們在水稻上大量使用 的就是叫SSR標記，又叫微衛(wèi)星標記，這個我是用紅色標記的。除 了這個標記外呢，還有很多種其他的標記。我們要對基因進行定位和 精細定位的時候呢，我們可能要聯(lián)合用到多種不同的標記。但是通常 情況下，如果說我們只是要做粗略的定位呢，SSR標記就可以了，用 起來比較簡單，標記數(shù)也很多，所以呢在水稻上面，不管是構建DNA 指紋圖譜，還是做基因定位，首先所用到的呢就是SSR標記，又叫 微衛(wèi)星標記。4、DNA聚合酶鏈式反應（PCR）介紹這個SSR標記之前呢，先介紹一下這個PCR，這個昨天劉 老師介紹

24、到了吧。這個呢我們就不再具體的講。所謂PCR呢，簡單 的說就是DNA聚合酶鏈式反應，它是用來對DNA的某個特定區(qū)帶 體外進行擴增的一個反應。那么呢它的發(fā)現(xiàn)者呢就是這個叫Mullis 的人。他得了諾貝爾獎，很多科學家都不服氣，為什么呢？他當初發(fā) 明這個PCR的時候是一家公司的一個小職員，而且是吊兒郎當?shù)模?吊兒郎當?shù)男÷殕T他發(fā)明了這個PCR技術，可是現(xiàn)在是大量的使用， 在基因發(fā)掘和基因功能鑒定上是大量的使用，小混混得了諾貝爾獎。 這在美國是典型的咯。5、SSR標記的檢測原理SSR,昨天劉老師講了，我不知道他的具體的程度，我們也簡單 的過一下。這個SSR呢是用PCR技術進行擴增的。比方說我們在這

25、里繪出來的是一對染色體，水稻是12對染色體，我們呢假設繪出了 一對，這個呢是一個特定的DNA區(qū)段。這是一個品種，我們稱為P1， 這是另外一個品種，我們稱為P2。同樣的這個區(qū)段，我們從這個圖 上看呢，這個要長一些，這個要短一些。我們通過PCR擴增出來， 如果你不擴增，電泳的時候那個量太少了，你看不到。擴增之后，量 大量增加，電泳之后，我們就可以肉眼看得到。這個擴增之后呢，然 后再電泳。電泳之后呢，這是這個P1親本的，它這個帶呢，比較小， 電泳的時候就跑的比較快一些。這個分子比較大，它就跑的比較慢。 好，快慢不一樣，實際上反映的是它的分子的大小不一樣，不一樣呢 就有差別，這種差別我們就稱之為多態(tài)性

26、。等于說這一個特定的區(qū)帶， 在這兩個品種之間有差異，我們稱之為有多態(tài)性。有多態(tài)性的這種標 記就可以使用了。這就是用RM432，一個SSR分子標記的編號。1到14呢是14 個不同的水稻品種。我們用這個標記將這14個水稻品種測定的DNA 片段都給擴增出來。然后跑電泳，這是一個真實的電泳圖，上一頁是 模式圖。這個不同的品種的片段大小都不一樣，最小的就是這一勻 號品種，其次呢是1號和2號；6號跟7號；10號，12號到14號， 他們的片段大小都是一樣的。一樣大小的，我們就說1號品種和2號 品種是沒有差異的，就沒有多態(tài)性，叫單態(tài)。2號品種和3號品種就 不一樣，3號品種的帶，跟9號品種的帶大小一樣，最后一個

27、帶是4 號，5號和10號品種，我們用這樣一個標記對這14個品種的SSR進 行檢測，得出四種不同的帶，一種是這條帶，一種是這條帶，再一種 是這條帶，再一種是最后這一條。這個標記在不同的品種之間，這個 多態(tài)性還是很好的，可以獲得四種不同的帶。這四種不同的帶有時 候我們稱為四種不同的基因。但是呢，這個基因是在一個座位上的， 稱之為等位基因。6、實例：應用SSR標記鑒定雜交稻真假雜種在這里呢，我分別要用到培矮64S跟93-11，它的帶就不一樣， 因此呢，這個標記呢就可以用來鑒別這兩個品種了。那么分子標記的 應用，它大量的是用來鑒定基因。但是呢，在我們種子行業(yè)呢，應用 的比較廣泛，比如說鑒別雜交稻的真假

28、雜種，這里呢我舉一個兩優(yōu)陪 九的例子。這個P64,大家知道是不育系，這個是93-11，是恢復系。 那么不育系跟恢復系雜交，F(xiàn)1雜種就是兩優(yōu)陪九剛才那個標記不是 在這兩個親本間有多態(tài)性嗎？我們就要用這個標記來檢驗這個真假 雜種了。檢驗的結果呢是這樣的，這是一個模式圖OP64它的帶跑得 快一些，9311呢，跑得慢一些，有差異，有多態(tài)性，就能用，它的 雜種呢，分別繼承了這兩個親本的這兩個區(qū)域吧。因此這兩條帶都能 檢驗出來，這條帶就是這條帶，它就是來源于它，后面這條帶呢，就 是來自于P64.它是雙帶，而且一個帶跟這個親本一樣，一個帶跟9311 一樣。是這樣的呢，那就是真雜種。否則就不是真雜種。這個呢是

29、別人做的一張圖，也是用來檢測兩優(yōu)陪九的。他就取了 100粒種子，然后用這個標記，PCR跑電泳。這就是一張電泳圖片了。他電泳的時候呢，他點了兩次樣，這個時候我們只看一次樣。這 一個是親本的，P64的帶在這，跑的要快一些。這個呢是9311的， 這個帶要慢一些。這是兩個親本，后邊呢就是一粒一粒的雜交種子。 如果說這兩條帶是雙帶，同時呢這兩個帶又跟兩個親本帶是一樣的， 這個呢就應該是真雜種了。我們一直看過來，看到這個箭頭這個地方， 這個呢只有一條單帶，跟這個不育系可能就是一樣的，它沒有恢復系 的那條帶。那說明它就是一個假雜種了，不育系的假雜種。再看這一 條帶，跟恢復系9311是一樣的，但是呢就沒有不育

30、系的帶，所以呢 它是來源于恢復系的。所以呢也是一粒假雜種。所以呢，這些打箭頭 的都是一些假雜種。這樣他做了 100粒種子，其中有3株是不育系的 假雜種，另外有4株是來源于恢復系的。這是用了一個標記來進行真假雜種的檢測，這個時候呢大家可能 會考慮，這個假雜種除了不育系的混雜和恢復系的混雜之外，還有機 械混雜還有串粉的混雜等等多種因素造成的混雜。比方說是串粉混雜的，那會是一個什么結果呢？串粉混雜，那就 是說其他的花粉，飛到不育系的這個植株上，跟不育系雜交，結出的 雜種吧。那么這個時候呢，不育系的雜種這條帶還應該存在，又多了 一條飛來的那個親本的帶。那么飛來的這個花粉的帶，是哪一條帶， 你哪知道呢，

31、誰知道從哪飛來的。所以這個時候呢我們要檢測這種因 素的真假雜種，那就要用更多的分子標記來做，用這一個分子標記是 不夠的。這個呢是我們跟一家公司做真假雜種的檢測的，開始呢我們用了 幾個標記來進行檢測，這里我們來看，前面有兩粒種子是他給我們的 標準種子，以他們作為對照，他沒有給親本我們。這兩粒標準種子的 帶呢，這里是單帶，上面的這條帶我們不管它，我們就看這條帶。后 面的就是雜種了，我們看這個雜種的帶呢跟這兩個標準種子的帶都一 樣，但是呢，這粒種子就不一樣，所以呢，我們用這個標準呢在這里 檢測出一粒假雜種，再后面呢就沒有了。所以呢在這次電泳上面呢， 他是做了 94粒雜種的檢驗，94粒當中呢，檢出了一

32、粒假雜種。這是用了一個標記。這個時候呢得出的結論是在94粒當中至少 有一粒假雜種。這里說的是至少一粒，最多有多少呢？這個時候是無 法下結論的。所以呢最后我們用了第二個標記，結果是一樣的?？墒?呢，我們后面又上了幾個標記，發(fā)現(xiàn)問題就很大了。這個是點了兩次 樣的，我們就看下面的這次點樣的。前面這兩個，是標準種，是單帶 的。可是后面的發(fā)現(xiàn)大量的都是雙帶，這個單帶也有，比方說這個就 是單帶，跟它的標準種子是一樣的。所以呢這個時候我就看糊涂了，按說跟標準種子一樣的，那就是 真雜種，但是有個前提，這個標準種子沒有搞錯。標準種子一定沒搞 錯。這個時候呢，大部分都是不一樣的，那就是說絕大部分都是假雜 種。所以

33、呢，當時他叫我們檢測我們就真實的把這個結果報告給他。 至于說他給我們的標準種子，他搞錯沒有我們就不知道了，對不對， 反正我們就這么一個結果。通過這個例子呢，我就是說，我們要用一 個標記來檢測真假雜種呢，只適合于不育系和恢復系的。機械混雜的， 隨意串粉混雜的，這樣的混雜就需要用更多的標記來檢測了。用的標 記越多，越可靠，但是工作量就越大。當然現(xiàn)在還有人用DNA標記來做水稻指紋圖譜的，那么他是用 了 24個SSR的標記，原理呢跟我們剛才說的都是一樣的。稻瘟病及其抗病基因的多樣性1、稻瘟病及其危害再下來我們講一講這個稻瘟病。這個稻瘟病到家都知道，在田間 大家比我看的還多，是水稻的三大病害之一。感染稻

34、瘟病的是一種真菌，我們稱他為稻梨孢菌，就是這個樣子。它的這個孢子呢，是一個梨狀的，所以叫稻梨孢菌。稻瘟病的種類我 們根據它感病的部位的不同，而分為苗瘟，葉瘟，穗瘟，節(jié)瘟，粒瘟。 在苗期感病，我們稱為苗瘟，在葉子上感病叫葉瘟，在莖節(jié)上感病， 我們稱為節(jié)瘟，在粒子上感病稱為粒瘟。這個呢是在穗頸上，叫穗瘟。 這里呢，最致命的就是這個穗頸瘟。這一個圖片呢，是今年我們到浠水的這一個農戶去看，千真萬確 的，電話號碼都有，遠看呢，這個很好啊，是吧，青枝綠葉的嘛，這 個抽穗了，從這里看我們說是葉青籽黃，可是近看呢，也是黃了，黃 了呢是一個土語了，打箭頭的穗頸這個地方80%以上都是穗頸瘟。這 個穗頸瘟大部分都是

35、白帶，少數(shù)低了頭的穗頸瘟呢，也有少量不飽滿 的結實。所以基本上是全田無收，是絕收啊。所以這個最要命的就是 穗頸瘟，穗頸瘟呢反應的是在抽穗，抽穗當初，很容易感染。穗頸瘟 呢通常就是白穗，一定都是無收的。2、稻瘟病菌生理小種（致病型）的分化我們說稻瘟病，它有三要素，一個是病原菌，發(fā)病得有病原菌， 沒有病原菌，它不會發(fā)病。第二個呢得有寄主，得有水稻啊。稻瘟病 在水稻上發(fā)病，當然了這個稻瘟病并不是專一的感染水稻，它還有感 染其他的雜草，還感染大麥。我們張啟發(fā)院士做稻瘟病就是把大麥拿 來做對照。第三個呢，發(fā)病還得有環(huán)境條件，才會發(fā)病。并不是說有 了水稻寄主它就會發(fā)病。在我們湖北呢，基本上都是感病的，但是

36、并不是常年大面積發(fā)生， 為什么呢，他有一個條件的問題。所以稻瘟病，包括其他的病害和蟲 害，也是這么一個道理，帶有這么一個三要素：病原菌，寄主和環(huán)境 條件。對于稻瘟病來說，也就是說在室溫，寡照，高濕的條件下，容 易發(fā)病。這個我們不說高溫高濕，為什么呢？真正高溫的時候它不發(fā) 病，28度以上很少發(fā)病的，但是25，26度，這個時候呢，最容易發(fā) 病。所以呢它是室溫寡照，在山區(qū)，濕度大，容易發(fā)病。這個呢是它的孢子，稻瘟菌的孢子在葉片上，感染葉片的一個顯 微圖。它最初是要通過這個結合孢來感染到葉片上去的。這個稻瘟病， 它的麻煩在哪里呢？它的生理小種很多，不同的生理小種，感染能力 不一樣，并且它跟基因之間有一

37、種基因對基因的假說。我們解釋病原 菌跟寄主之間它們是個什么樣的相互關系呢？基因對基因。當這個水 稻有這個抗病基因，跟這個抗病基因相對的稻瘟病有個無毒基因，這 個時候呢，水稻品種就表現(xiàn)出抗病來。1）稻瘟病菌生理小種的鑒別在水稻當中有眾多的抗病基因，在稻瘟病里呢也有眾多的不同的 基因，有大量的不同生理小種的分化，這個呢在七幾年和八幾年在全 國做了聯(lián)合鑒定，鑒定出了多少群多少種。當然了，這個只是一個粗 略的估計。對于一個特定的地區(qū)，特定的時期來說，我們說有一個菌 群結構的問題。我們不是說有不同的生理小種嗎？我們對于一個特定 的地區(qū)特定的時期來說，假如說鑒定出了20個生理小種，這些生理 小種它所占據的

38、比例是不一樣的。我們全國五十六個民族，不同民族 的比例是不一樣的，漢族是優(yōu)勢種族，是吧？稻瘟病菌它也有一個菌 群的結構，它有眾多的生理小種，好，在這一個特定的地區(qū)來說，一 定的時期，不同的小種，它占的比例不一樣。占比重大的，我們稱為 優(yōu)勢生理小種，比重小的就是非優(yōu)勢。2）菌群結構不斷演變這個菌群結構呢，它是演變的，特定的地區(qū)，特定的時期它是一 定的，但是不同的地區(qū)不同的時期它是一個變化的。這就是稻瘟病的 麻煩所在。比方說在97年，這個圖是在福建做的一個鑒定了。這是一個優(yōu) 勢生理小種，它所占的比重很大，在60%以上。可是98年呢，它的 比重又下降了，到后面呢，一直都比較低，另外呢其他的生理小種原

39、 來不是優(yōu)勢的上升為優(yōu)勢生理小種，所以呢，不同的地區(qū)，不同的時 期，這個菌群結構是不一樣的，因為它是一個動態(tài)變化的。3、單一品種集中、連續(xù)種植易導致感病化對于水稻品種來說，我們知道了，單一的品種如果連續(xù)集中種植 呢，就容易感病化。這個次數(shù)比較多的呢是在四川，70年代末，大 量推廣的是汕優(yōu)2號，84年占到了總面積的82%，這就是單一品種 的集中連續(xù)種植。結果了導致了84年，85年，稻瘟病大流行。這就 是所謂的感病化。到86年呢，又換用了汕優(yōu)63，汕優(yōu)63呢大家都 知道了，它是雜交稻的第二代的代表品種。在它之前都是汕優(yōu)6號了， 汕優(yōu)2號。汕優(yōu)63呢當初出來的時候，抗稻瘟病是它主要的一個特 點，因為

40、福建的稻瘟病是很厲害的。早期一代的雜交稻品種呢，抗病 性都不是太好。它一出來呢，抗稻瘟病是它最主要的一個優(yōu)勢。甚至 有人說它是全球保持抗瘟性最持久的兩個品種之一。這個呢，當然不 一定很科學，但是反應了當初大家對它抗瘟性的一種熱衷。另外一個品種是美國的一個品種，叫Tetep，它的這個抗瘟性也 是保持了一個很長的時間的。汕優(yōu)63呢這么抗病，從86年開始呢就 大面積推廣了。86年到01年連續(xù)16年推廣面積最大的一個品種， 符合單一品種連續(xù)種植這么一個條件。符合這么一個條件，結果就是 后面一句話：導致于易感病化。這個感病化呢，我們也是用四川的一個資料來說明。它的葉瘟來 看，86年到89它是1-6級，隨

41、后隨著時間的推移，這個感病級別逐 漸增加，9級就是高感了，最高級別了。它的穗頸瘟呢，前面是三級 左右，這是個平均值。這個時候穗頸瘟發(fā)病率只有5%。這個應該是 個中抗水平。可是隨著時間的推移，它的級別逐漸提高，病穗率也逐 漸增加，最后達到90%，達到最高級別。這個數(shù)據呢，也是四川的一個數(shù)據，汕優(yōu)63對四川它的抗譜的 頻率。我們說不是有很多生理小種么，那么對這眾多的生理小種，它 有多少是抗的呢？這就是所謂的抗病頻率。在87年的時候呢，抗病 頻率是92%，這個當然很高了?？墒悄刂鹉晗陆担詈蟮?2年是50% 幾了?，F(xiàn)在呢是作為一個誘發(fā)品種來使用。作為誘發(fā)也就是說它是高 感，它高感稻瘟病，容易發(fā)稻瘟病

42、。所以呢我們就把它作為一個誘發(fā) 品種，讓它發(fā)病之后產生大量的孢子，再去用這些孢子去鑒別其他的 品種抗病性。在四川作為一個誘發(fā)品種來使用。原來是高抗的現(xiàn)在 是誘發(fā)品種。這就是我們上面這一條，單一品種集中連續(xù)種植，導致 感病化。這個時間呢，一般是5年左右。4、水稻品種遺傳多樣性與稻瘟病的控制前面說了稻瘟病，它的千變萬化，我們再來看水稻它的抗病性是 不是也是千變萬化。這個在2000年的時候呢，朱有勇，云南農業(yè)大 學的一位教授，他在Nature上的一篇文章。水稻品種的多樣性與 抗稻瘟病的持續(xù)控制。這個呢，說起來當然很簡單，單一品種的種植 容易感病。這是單一品種種植，是圓圈了，打x的也是單一品種種植。

43、可是把這兩個品種間作的時候，它的這個抗病性就增強。當然這個間 作也許在云南有意義，因為云南是山區(qū)，是稻瘟病的高發(fā)區(qū)，因此抗 病性是大家很重視的問題。實際上農民用不用這種方法呢，這個恐怕 我們的袁總更清楚了。因為畢竟還是很麻煩吧，你把兩個品種間作， 它熟期不一樣，品種特性不一樣，可能高矮也不一樣，看起來也不太 舒服，不一定很實用。5、水稻抗瘟病基因的多樣性但是它的理論價值在于通過對不同品種的間作，可以實現(xiàn)抗稻瘟 病。不同品種的間作在專業(yè)上叫做品種的多樣性，說的品種的遺傳多 樣性。如果我們做深入的研究，實際上是抗病基因的多樣性。因為在 2000年以前呢，我們說要鑒定抗病基因還很難，但是現(xiàn)在呢變得越

44、 來越容易了。所以這個時候呢，我們再進一步深入點就是抗病基因的 多樣性，眾多的抗病基因就能夠實現(xiàn)抗稻瘟病的持久。現(xiàn)在鑒定出來的抗稻瘟病的基因很多，這個呢是分子標記遺傳圖 譜，我們把鑒定出來的抗稻瘟病的基因都放在這個圖譜上，這里有一 個，這里有一個.這個地方就是Pi1，Pi2跟Pi9所在的地方，同時 也鑒定了很多抗稻瘟病的基因，這就是在6號染色體上中部這個地方 集中分布。我們說水稻有12條染色體嘛，還有6條，存在著眾多的 抗稻瘟病基因?，F(xiàn)在呢我們鑒定了很多抗稻瘟病的基因，我這里統(tǒng)計的是有61 個，有人統(tǒng)計的是80多個，當然這個80多個，60多個里面大量的 有重復性的，所以呢實際上沒有這么多。發(fā)現(xiàn)

45、這個稻瘟病基因它有個 特點，在水稻染色體上面是集中分布的趨勢。前面這個是6號染色體 這個區(qū)域，后面是11號染色體這個區(qū)域，再呢12號染色體這個區(qū)域。 特別有趣的是，抗白葉枯病的基因呢也在這個地方分布。所以彳主彳主就 是鑒定到一個抗病基因，彳主彳主有很多抗病基因在那個地方。不光是抗 稻瘟病，還包括抗其他的病害。這個抗白葉枯病鑒別的很多基因，都 在這個地方。所以這個是抗稻瘟病基因的多樣性。鑒定出來了，不一 定是克隆出來了。實際上已經克隆出來的抗稻瘟病已經有這么多。特 別是這兩個，Pi36, Pi37，是由我們華南農業(yè)大學的潘教授克隆出來 的。這一個呢，是由我們遺傳所克隆出來的。其他這幾個都是在國外

46、 鑒定出來的。6、南方稻區(qū)稻瘟病菌對不同抗病基因的致病率不同的抗病基因，它的抗譜是不一樣的。從這個圖我們來看，這 個標的Pi2, Pi1, Pita2都是不同的抗稻瘟病基因。我們看，這兩個抗 稻瘟病基因，它的抗譜是最好的。這個圖呢我們顯示的它的這個感病 頻率。感病頻率越低，說明抗譜越寬。從這里看，不同的基因，抗性 是不一樣的。這一個呢，他選的稻瘟病病菌呢是我國南方的稻瘟病病 株。這個是由張啟發(fā)老師的一個博士生叫陳蕙蘭她所做的。這個CO39是國際水稻研究所，他們認為沒有抗病基因的一個品 種。但是后來呢發(fā)現(xiàn)它實際上還是有抗病基因。LXHG是被認為完全 沒有抗病基因的一個品種，所以在這里它對將近80

47、%的病菌都是感病 的。所以LXHG被稱之為高感的完全沒有抗病基因的一個品種。大家從這個圖上面可以看出，1.不同的抗病基因，它的抗譜是不 一樣的；2在這里是我國南方地區(qū)12個省的抗稻瘟病株接種的這么 一個結果。如果你用另外一個地區(qū)的，比如說東北的來接種，那么這 個結果可能就不一樣了。其中這個Pita這個是美國人克隆的，是在美 國應用的最持久最廣泛的一個抗稻瘟病基因，所以對我們國家南方的 稻瘟病抗性不好，但是在美國可能是很好的。不同地區(qū)稻瘟病不一樣，因此不同的稻瘟病抗性基因的表現(xiàn)也不一樣。7、我國稻瘟病菌對不同抗瘟基因的毒力頻率這個呢也是另外一篇文章上發(fā)表的結果。他所顯示的呢也是不同 的基因它的毒

48、力頻率是不一樣的。他做接種的呢是我們國家的10個 省區(qū)的322個稻瘟病病菌進行接種鑒定之后，發(fā)現(xiàn)不同的基因，它的 這個能夠感病的菌株的頻率是不一樣的，最高的有90%幾，也有很抗 病的，抗譜很廣的。對于我們國家的稻瘟病來說，這三個Pi-9： 1.8%， Pi-z5： 6.8%，Pi-z： 7.5%基因很好。我們不是有抗病基因的多樣性么， 那么在汕優(yōu)63里面，我們說有抗病基因的很好的一個品種，但是當 初并沒有鑒定在汕優(yōu)63里面到底是什么基因。我們說這個時候是常規(guī)育種，是基于性狀的表現(xiàn)型進行育種，只 曉得它抗，但是它攜帶有什么抗病基因，有多少抗病基因，那誰知道 呢。那個時候一來鑒定基因很困難；第二呢

49、我們做育種的人呢彳主彳主不 考慮基因，抗病就用，不抗病就甩了。那么現(xiàn)在我們能夠鑒別到基因 了，并且能夠鑒別到眾多的抗病基因，這個時候我們就考慮把不同的 基因聚在一起抗性是不是更好了。從這個結果來看，單基因，它的抗 性高的75%，低的35%，把兩個結合到一個品種當中去，看他的抗 性是否更好了。8、抗病基因聚合對水稻廣譜抗瘟性的作用這里來看呢，Pik跟Pita聚合到一塊，它的抗病頻率增加到91.7%. 通過這個結果呢，我們就可以看出，稻瘟病菌有眾多生理小種的優(yōu)化， 并且有它的菌群結構。不同的地區(qū)，不同的時間推移呢，它是動態(tài)變 化的。所以這個東西很復雜，很頭疼。作為我們水稻來說，它也有它 的抗病基因

50、的多樣性。當我們單個基因也許抗病性不好，但是呢通過 基因的聚合，抗譜也更寬。從時間上來說也變得更持久。關于稻瘟病防控的結語所以這里呢，結束語就是說：1.菌群結構的變化會導致水稻抗 性的“喪失；汕優(yōu)63原來的抗病基因沒有變，是稻瘟病菌變了，所 以它感病了。所以我們說抗性喪失“是打了引號的，如果說還是原來 的菌株，還是原來的稻瘟病，它應該還是抗的。2.抗病基因有多樣 性，只有通過抗病基因多樣性的利用，才能達到目的。早期就是不同 的抗病品種進行間作，但是間作不現(xiàn)實。我們鑒別了抗病基因以后， 通過多個抗病基因的聚合，就能夠使抗譜變寬，抗性更為持久所以 呢遺傳多樣性的利用是防治稻瘟病的利器。要培育廣譜抗

51、菌的持久品種，有兩大基礎工作要做。1.我是在湖 北育種，我就要了解湖北這個地區(qū)的菌群結構是什么樣的，有哪些生 理小種，有哪些是優(yōu)勢生理小種；2.不是有眾多的抗性基因么，有 哪些基因對湖北這些地區(qū)的生理小種是有抗性的，這個要了解。也就是這個圖所顯示的，稻瘟病來了之后我怎么招架的問題。如 果說你這個招架老是一成不變，就是這么樣，那么它呢是變化的，那 么就沒法應對了。但是呢，它變我有變，而且我是超前在變，知道它 會怎么變，我先變，那么當然我就可以戰(zhàn)勝它了。所以呢就需要有這 么一個愛因斯坦的大腦做支撐。這是愛因斯坦的大腦，是真實的，當 然只是一個圖片。五、抗瘟基因Pizy的發(fā)掘及其分子育種1、稻瘟病抗

52、源的收集與鑒定這個呢，是我們做的一個具體的工作。我們就是鑒定了 Pizy這 個抗稻瘟病的基因。在這個06年07年的時候呢，這個是剛剛啟動的 一項工作，跟宜昌地區(qū)農科所他們合作的。最初了我們就要收集到抗 源品種，因為通過抗源，才有它的有效基因。那么收集到這個抗病品 種之后呢，然后我們放到這個遠安大山里面進行鑒定，不同的品種的 抗稻瘟病是不一樣的，最高的是9級，不感病是0級。在這里呢我們 看2級的有好幾個，這個2級呢，一般來說葉瘟在2級就應該是在中 抗以上了。高感的是9級，這些打9級的呢就是我們去鑒定的時候， 它的苗子已經死掉了，就是苗瘟的時候發(fā)病就已經死掉了。2、構建基因定位的F2群體我們鑒定了

53、 11份高抗的抗源，鑒定了抗源之后，要去進一步去 鑒別抗病基因了。E7010是一個高抗的抗源，814B呢也就是荊楚種 業(yè)的一個保持系，它是高感的，達到了9級。要鑒別這個基因，首先呢把這兩個高抗的和高感的進行雜交，F(xiàn)1 代，然后再自交，到了F2代，F(xiàn)2代當然就有眾多的單株，放到遠安， 進行抗病性鑒定。當然這里面不同的單株它的抗性是不一樣的，根據 不一樣的繪成這么一個分布圖，1級的有幾株，2級的有20多株，三 級的達到了 160多株，依次類推，一直到9級的。這個圖呢，對我們做遺傳學研究的人來說就很有意思了。如果說 是多基因控制的，那么這個圖就應該是一個正態(tài)分布，只有一個峰。 但是在這里呢，顯然不是

54、一個正態(tài)，這里有一個峰，這是一個主峰， 這里呢還有一個小峰。所以從這個圖，我們看出了它就應該由主基因 控制，是一個還是兩個效應比較大的基因來控制著。1-4級是抗病， 5-9級是感病?？共』蜻z傳分析這樣呢抗病單株有218株，感病單株有78株。這個抗病單株與感 病單株就符合3： 1的比例，學專業(yè)的人當然很清楚是3:1的比例就 說這個抗病性是由一個基因來控制的，并且這個基因抗病對感病是顯 性的。它的雜種F1應該是跟它的抗病親本一樣的，是抗的。到了F2 呢它們就出現(xiàn)了分離。所以就得出結論，是由單個基因分離所導致， 而且是顯性的。這個結果當然就很好了，如果說是多基因控制，這個 很多基因攪在一塊，要鑒別

55、這個基因難度就很大。4、抗、感之間陽性標記篩選我們當初呢，是11個高抗的抗源，唯一就是這個抗源是單基因 控制的，所以我們很容易就將它的抗性基因鑒別出來。鑒定的時候， 我們當然要用到分子標記了。分子標記，這就是所說的遺傳圖譜。遺 傳圖譜就像一張地圖一樣，我們就要用這張地圖去找，這個基因究竟 在這張地圖的什么地方，實際上就是用不同地方的分子標記要追蹤這 個抗病基因。哪個地方的標記能夠追蹤得到，那么這個基因就應該在 什么地方。所以呢，這個時候我們就用不同的標記來進行追蹤了。這個S指 感病親本的，R指抗病親本的，如果說感病親本和抗病親本的分子標 記的帶型不一樣，這個我們稱之為多態(tài)性。后面呢，這個是抗病

56、植株， F2不是有抗病的感病的么，在F2中它的這個帶型是雙帶，這個時候 感病親本在這里也是雙帶，在F2代里面，抗病植株和感病植株都沒 有差別，那就說明了和這個基因沒有關系。有差別的呢，是下面這種情況：前面還是兩個親本，一個感病一 個抗病。這個是F2里面抗病植株的帶，跟抗病親本是一樣的；感病 植株的呢，跟感病親本的帶是一樣的，這個時候我們可以看出，抗病 植株的帶跟抗病親本一樣，感病植株的帶跟感病植株的一樣，這個時 候我們看這個標記就應該跟這個基因有聯(lián)系了。有聯(lián)系了就說這個標 記所在的區(qū)域就是這個基因所在的區(qū)域，所以在這么一個大的圖譜上 面，12條染色體就發(fā)現(xiàn)11號染色體末端的這些標記跟抗病信息有

57、關 系，那就說明了抗病基因就在這個地方。5、抗病基因Pizy的分子標記定位再接下來，進一步明確這個抗病基因在這個地方究竟是在哪個點 上面，這就是分子標記定位了。當然這個原理也很簡單上匕方說這是 染色體，這個是抗病基因R，這個是不抗病基因r，挨著它的是分子 標記RM24,它一雜交就是這個樣子，F(xiàn)1自交就是眾多的F2單株，單 株里面呢就有抗病的，有感病的。抗病性鑒定之后呢，就把那些感病 性的分離出來，這一個是感病的，跟親本完全一樣。這個是基因，這個是標記，基因跟標記間沒有發(fā)生交換。這個呢， 左邊這一半是沒有交換的，可是右邊這一半就發(fā)生了交換，這個交換 呢，可以發(fā)生的遺傳上稱為重組。交換發(fā)生頻率的高

58、低就決定于這個 基因跟這個標記間的距離，遺傳距離越遠，它們之間就越容易交換； 遺傳距離越近，就越不容易發(fā)生交換。所以我們做基因定位呢就是要 找到連鎖很緊密的不容易發(fā)生交換的標記。這一半是發(fā)生了交換的， 這里整個都是發(fā)生了交換的，我們就把這個發(fā)生交換的頻率計算出 來。這個計算出來的頻率呢我們稱為重組值。交換頻率越高，標記與 基因的距離越遠，交換頻率越低，標記與基因的距離越近。依據這么 一個原理，我們就可以把這個重組值計算出來。我們分別把不同的標 記的重組值都計算出來之后呢，這個RM224標記與這個基因的距離 是最近的，只有0.9個遺傳距離，這個距離當然就很小很小了。通常 情況下呢，我們在做基因定

59、位的時候，標記與基因的距離在1個遺傳 距離以下，那就認為已經是很緊密了。從這個圖上我們也可以看的出來，我們在這里鑒定了眾多的F2 單株，有的抗病，有的感病，我們把感病的這些單株呢都挑出來，用 這個RM224分子標記來看，在這個里面這是感病親本的帶，這是抗 病親本的帶，這些打括號的都是在F2代里感病的植株。既然是感病 的植株，應該跟感病親本的帶一樣的，如果是完全一樣，那就沒有交 換了。我們來看是不是完全一樣，這里呢，不同的感病單株都是單帶， 這條帶呢，跟感病親本是一樣的。這個上面也是，唯獨只有這么一株， 它是不一樣的。也就是說當時我們鑒定的54株里只有一株發(fā)生了交 換，那么我們就把這個交換頻率計

60、算出來，這個交換頻率應該是 0.9%。0.9%就是0.9個遺傳距離，以此類推，我們把這個標記跟這基 因的遺傳距離都給計算出來了。這樣一來，我們就把這個基因定位于R224和ID2658之間，跟 這個基因的距離都顯示出來了。所以最開始我們是在11號染色體這 個大的區(qū)域內，接下來呢這一步就是具體把它定位到這個點上去了， 這就是分子標記定位了。這樣呢我們就獲得這么樣一個結果，抗稻瘟 病基因Pizy跟RM224是挨的很緊密的，連鎖很緊密的。6、抗病基因Pizy的抗譜分析接下來我們來考查這個抗病基因的頻率究竟有多高，它對哪些地 區(qū)的稻瘟病是抗病的。這樣呢，我們就到黃山去，取了這個穗頸瘟， 附帶谷城的，遠安