分子标记辅助基因叠加培育抗稻瘟病与白叶枯病的优质水稻品种BRRI dhan48

针对稻瘟病(RB)和白叶枯病(BB)对水稻生产的严重威胁，研究人员通过标记辅助回交育种(MABB)技术，将抗性基因Pi9、Pb1、Xa4、xa13和Xa21导入优质品种BRRI dhan48，成功培育出32个兼具高产和广谱抗性的BC3 F5 株系，其中19个株系整合全部5个抗性基因，单产最高达7.73 t·ha?1 ，为气候变化下的水稻可持续生产提供遗传资源。

　　

水稻作为全球半数人口的主粮，其生产正面临稻瘟病(Magnaporthe oryzae)和白叶枯病(Xanthomonas oryzae pv. oryzae)的双重威胁。在孟加拉国，这两种病害可造成34.7%-98%的产量损失，而主栽品种BRRI dhan48虽具优质高产特性却高度感病。传统化学防治不仅成本高昂且破坏生态，亟需通过育种手段实现可持续防控。

为此，孟加拉国水稻研究所的研究团队采用标记辅助回交育种技术，将Pi9、Pb1、Xa4、xa13和Xa21五个抗性基因导入BRRI dhan48。其中Pi9通过激活活性氧(ROS)和茉莉酸/乙烯信号通路增强防御，Pb1通过WRKY45调控水杨酸和植保素途径，Xa4依赖细胞壁关联激酶(WAK)强化物理屏障，xa13干扰SWEET蛋白功能阻断病原糖分供给，Xa21则通过MAPK级联激活WRKY转录因子抑制细菌增殖。研究通过三重杂交构建遗传群体，利用RM206、NMS-MPi9等分子标记进行前景选择，经连续回交和自交获得BC₃
F₅
代材料。

主要技术方法
研究采用三重杂交策略：先用BRRI dhan48分别与Pi9-US2、Pb1-US2和IRBB58杂交，通过分子标记筛选携带目标基因的F₁
代（如Pi9-US2杂交群体中47/91株为杂合子），再通过连续回交和自交结合标记辅助选择，最终从380个BC₃
F₂
个体中筛选出32个稳定株系。关键实验技术包括SSR标记分析、Chi-square检验验证孟德尔分离规律，以及田间病害评级（0-9级标准）。

研究结果

1. 实验材料：选用感病受体BRRI dhan48与含Pi9/Pb1的供体Pi9-US2/Pb1-US2、含Xa4/xa13/Xa21的IRBB58杂交。
2. 前景选择：F₁
   代杂合子检出率51.6%-45.1%，BC₃
   F₂
   群体符合3:1单基因分离比(χ²
   =0.21-1.89)。
3. 抗性评价：19个株系整合全部5个R基因，病害评级0-5级（对照7-9级）；8个株系含4基因组合。G10株系单产7.73 t·ha^?1
   显著超越受体(7.00 t·ha^?1
   )。
4. 分子验证：标记与病害呈显著负相关，证实基因功能有效性。

结论与意义
该研究通过多基因叠加策略创制了首个整合Pi9/Pb1/Xa4/xa13/Xa21的BRRI dhan48改良系，揭示了不同抗性基因的协同机制：Pi9/Pb1激活系统获得抗性(SAR)，Xa4/xa13/Xa21分别强化物理防御、营养剥夺和免疫信号传导。这些株系不仅对孟加拉国流行病原小种具有广谱抗性，且维持了原品种的优质高产特性，为应对病原体快速进化提供了"多防线"解决方案。论文发表于《Plant Gene》，为气候变化下的作物抗病育种提供了可推广的技术范式。