抗稻叶斑病水稻基因型的鉴定及用于病害管理的SSR标记–性状关联探索性研究

《Gene Reports》：Identification of brown leaf spot-resistant rice genotypes and exploratory SSR marker–trait associations for disease management

　　

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  两个水稻品种Winner和Diamond 121对由尖孢镰刀菌Bipolaris oryzae引起的褐叶病表现出抗性。
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  褐叶病接种显著降低了感病品种的生长和产量性状，而抗病品种受影响较小。
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  SSR标记分析揭示了高度的遗传多样性，且标记RM542与病害发生显著相关，支持了基于标记辅助的抗性育种。

引言

水稻（稻属Oryza sativa L.）是一种主要粮食作物，与小麦和玉米一起提供了全球约一半的热量摄入（Muthayya等，2014；Younas等，2025a；Iqbal等，2025a）。水稻在超过100个国家种植，全球约90%的产量来自亚洲（Fukagawa和Ziska，2019；Younas等，2025b）。巴基斯坦巴斯马蒂米因其谷粒外观和香味而受到国际认可；然而，其生产受到多种生物和非生物胁迫的限制。真菌、细菌、病毒和线虫病害可显著降低作物产量（Asghar等，2007；Liu和Wang，2016）。影响水稻的主要真菌病害包括稻瘟病、纹枯病和褐叶病（Singh等，2005；Younas等，2024b；Younas等，2023；Younas等，2024c）。

褐叶病是一种全球重要的水稻病害，其病原菌在生理和致病性方面表现出相当大的变异性（Arshad等，2008a）。该病曾与严重的历史流行病有关，包括1942年导致孟加拉饥荒的大流行，据报道产量损失范围从6%到90%不等（Barnwal等，2013）。尖孢镰刀菌Bipolaris oryzae可在受感染的种子、作物残体、秸秆、土壤和替代的杂草寄主上存活。气传播的孢子有助于病原菌在植株间传播，而受感染的种子可将病原菌传播给新出芽的幼苗（Sato等，2008；Sarkar等，2014；Imran等，2020；Kandan等，2015；Ghose等，1960）。典型症状包括围绕黄色晕圈的红褐色叶斑，严重感染还可能导致谷粒变色（Barnwal等，2013；Dariush等，2021；Wesely等，1996；Van Ba和Sangchote，2006）。水稻在开花期和乳熟期比蜡熟期或成熟期更易受感染（Nyvall等，1999）。尽管早期报告主要集中在日本，但孟加拉国和印度的后续报告表明，褐叶病已成为南亚水稻生产的重要制约因素（Laha等，2017；Sreenivasaprasad等，2001）。然而，抗性基因型的存在有限（Biswas等，2011），且抗性可能会崩溃，尤其是在出现新的、毒力更强的病原菌菌株后（Katsantonis等，2007）。因此，应定期评估每个品种的抗性水平，并实施策略以在更广泛的地理区域维持持久的抗性。尽管在鉴定对褐叶病有抗性的水稻基因型方面付出了大量努力，但关于巴基斯坦水稻种质资源的抗性变异以及与抗病性及重要农艺性状相关的基因位点的信息仍然有限。此外，褐叶病抗性的分子基础仍缺乏充分探索，特别是通过基于标记的关联分析方法。因此，本研究旨在：（i）评估不同水稻基因型对尖孢镰刀菌Bipolaris oryzae的反应；（ii）鉴定具有理想农艺性状的抗性基因型；（iii）通过关联分析检测与抗病性和农艺性状相关的SSR标记。

章节片段

水稻基因型

对种植在巴基斯坦不同地区的25个水稻基因型进行了评估。实验在巴基斯坦信德省坦多詹信德农业大学作物保护学院的温室中进行。23个基因型的种子来自伊斯兰堡国家农业研究中心、坦多詹核农业研究所和信德省多克里水稻研究中心。另外两个在当地种植的基因型Winner和Diamond 121的种子则来自

水稻基因型对褐叶病的抗性

25个水稻基因型中褐叶病的发病率差异显著，范围为1.44%至76.22%（图1）。最高的发病率（76.22%）出现在Basmati 2000中，而Winner和Diamond 121分别表现出最低的发病率，分别为2.33%和1.44%（表2）。根据IRRI（2014）病害评价标准，没有一个水稻基因型被归类为免疫。只有两个基因型，Winner和Diamond 121，被归类为抗性（R）。三个

讨论

水稻（稻属Oryza sativa L.）是巴基斯坦、中国及世界上许多其他地方的重要粮食作物，重要性仅次于小麦，种植面积排名第三（Chadhar等，2020；Rafiq等，2014；Sun等，2025；Morio等，2024）。尽管其意义重大，但水稻生产面临着来自生物胁迫的挑战，如细菌和真菌病害，特别是褐叶病、稻瘟病和细菌性条斑病，分别由尖孢镰刀菌Bipolaris oryzae、稻瘟病菌Magnaporthe oryzae和金黄色杆菌Xanthomonas引起

结论

本研究强调了在全球水稻栽培中管理褐叶病的迫切需要。我们对25个水稻基因型的检查揭示了该病的易感性谱系，在Winner和Diamond 121基因型中发现了明显的抗性。这种变异性突出了通过选择性育种项目培育抗病水稻品种的潜力，为这一农业挑战提供了一种可持续且成本效益高的解决方案。褐叶病的影响

CRediT作者贡献声明

Muhammad Usama Younas：写作 – 初稿、软件、方法论、调查、正式分析、数据整理、概念化。Owais Iqbal：写作 – 审阅与编辑、可视化、验证、软件、调查、正式分析。Muhammad Qasim：写作 – 审阅与编辑、软件、调查、正式分析。Irshad Ahmad：写作 – 审阅与编辑、可视化、验证、方法论、正式分析。Usman Zulfiqar：写作 – 审阅与编辑、可视化，

资金资助

本工作部分由江苏省农业科技创新基金（CX(23)3001）、江苏省人民政府（JBGS [2021]001）以及江苏省高等教育机构优先学科发展项目基金（PAPD）资助。

利益冲突声明

作者声明他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，这些关系可能会影响到本文所报告的工作。

Muhammad Usama Younas|Owais Iqbal|Muhammad Qasim|Irshad Ahmad|Usman Zulfiqar|Mohammed S. Alotaibi|Bakhrom Jabborov|Shimin Zuo