通过多因增抗提高玉米杂交种抗南方锈病的改良方法

本发明属于玉米育种，涉及抗南方锈病的玉米杂交种的培育，具体是指通过多因增抗提高玉米杂交种抗南方锈病的改良方法。

背景技术：

1、玉米南方锈病是一个在热带和亚热带玉米种植地区最常见的病害。但近几年，玉米南方锈病发生区域逐渐北移，在玉米各主产区普遍发生，已成为我国危害玉米生产的主要病害之一。由于南方锈病流行速度快，影响产量重，成为叶部病害中严重影响玉米产量的病害。

2、南方锈病病原菌产生的夏孢子可随暖湿气流和风雨进行传播，在玉米全生育期均可发生，可危害叶片、茎鞘、苞叶和茎秆。症状与普通锈病相似，在叶片上初生褪绿小斑点，很快发展成为铁锈色突起的疱斑，即病原菌夏孢子堆。这些粉末状的孢子可借助气流传播再侵染别的植株。生产上玉米南方锈病一般发生在灌浆中后期，一旦发生，玉米叶片很快被铁锈色粉末大量覆盖，导致不能正常进行光合作用，造成玉米干枯死亡，使植株无法积累足够的营养物质运输到籽粒中，致使千粒重下降，产量降低。中度发病的田块减产10％～20％，感病较重的达到50％以上，发病早的部分田块可能绝收。专利cn108739355a公开了一种分别经过六代自交获得的自交系作为亲本进行杂交，通过人工接种南方锈病对表型进行鉴定和筛选，该方法为常规育种方法，需要自交的代数多且根据表型去鉴定和筛选的周期较长，对人力、物力和财力消耗大，结合南方锈病发生受环境条件影响较大，而仅通过人工接种鉴定南方锈病抗性的方法准确性不够高。专利cn114982630a公开了一种高抗南方锈病玉米的分子标记辅助育种方法，该方法直接采用含有分子标记的品种作为亲本进行1次杂交，并对杂交收获种子长成植株后进行1次自交，这里对杂交后代长成植株进行自交后可能会出现基因分离，导致结出的籽粒可能不含该分子标记；该发明未对自交结出籽粒进行分子标记检测，而是直接对籽粒通过接菌进行鉴定，这样受发病环境达不到或接种不充分等问题的影响，选出的健康种子可能会存在假阳性；此外，该发明专利中的抗南方锈病的分子标记为通过多个玉米品种所筛选，并非通过经典的创制f2（杂交2代）、bc1（回交1代）和bc2（回交2代）等分离群体进行基因定位，其获得分子标记的可靠性、准确性及对不同南方锈病致病生理小种的抗性均不够高且不够充分，难以经受生产的检验。因此，综合以上各种局限性，该方法并不适宜作为抗南方锈病玉米品种培育方法进行生产推广和应用。

3、针对南方锈病的防治方法应首先从选育抗病品种开始，通过分子标记辅助选育较传统育种周期短见效快。目前已筛选出多个抗南方锈病的主效qtl、基因及分子标记，多数集中在第10号染色体短臂上，也有分布在第6号染色体上。前人研究发现我国的南方锈病侵染源具有多样性，地区群体之间可能存在着频繁的传播关系。高抗南方锈病的玉米种质资源相对较少，尤其缺乏在多个地区表现为高抗的种质材料。究其原因主要是缺乏对多个主效致病生理小种的抗性，以至于致病小种发生变化后抗病性降低。目前已公布的抗南方锈病基因仅停留在理论研究上，很少被育种家在生产中大规模应用。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提出通过多因增抗提高玉米杂交种抗南方锈病的改良方法，能够获得同时抗多个致南方锈病生理小种的杂交组合，并将其培育成品种，将有助于实现玉米品种在多生态区对南方锈病的抗性。

2、本发明的技术方案是这样实现的：

3、通过多因增抗提高玉米杂交种抗南方锈病的改良方法，步骤为：

4、（1）以含有抗南方锈病基因 rppc的自交系为供体亲本，与待提高南方锈病抗性的玉米杂交种的父本进行杂交，得父-f1；

5、（2）步骤（1）的父本与父-f1回交，对回交后代经分子标记检测，将含有抗南方锈病基因 rppc的回交后代继续与步骤（1）的父本回交，连续回交多代，每次均对回交后代进行分子标记检测，下一次回交均用上一次回交后含该基因标记的后代植株进行，直至回交后的步骤（1）的父本除含有抗南方锈病基因 rppc外，其他性状和基因型与原父本相同，得改良父本；

6、（3）以含抗南方锈病基因 qscr4.01的自交系为供体亲本，与待提高南方锈病抗性的玉米杂交种的母本进行杂交，得母-f1；

7、（4）步骤（3）的母本与母-f1回交，对回交后代经分子标记检测，将含有抗南方锈病基因 qscr4.01的回交后代继续与步骤（3）的母本回交，连续回交多代，每次均对回交后代进行分子标记检测，下一次回交均用上一次回交后含该基因标记的后代植株进行，直至回交后的步骤（3）的母本除含有抗南方锈病基因 qscr4.01外，其他性状和基因型与原母本相同，得改良母本；

8、（5）改良父本与改良母本再杂交，得到同时含有抗南方锈病基因 rppc和抗南方锈病基因 qscr4.01的杂交组合，获得抵御一个或多个玉米南方锈病主效致病生理小种的玉米杂交种。

9、上述步骤（2）中分子标记检测采用的引物对：

10、 rppc-forward primer (5’-3’)：gaggaaactctccctttatt，（seq id no.1）；

11、 rppc-reverse primer (5’-3’)：tcccagataagtattacctt，（seq id no.2）；

12、上述连续回交多代采用的回交亲本均含有抗南方锈病基因 rppc。

13、上述步骤（2）中回交多代具体为4-5代，直至回交后代稳定含有抗南方锈病基因 rppc。

14、上述步骤（3）中分子标记检测采用的引物对：

15、 qscr4.01-forward primer (5’-3’)：aggtaagcagtcacctccgt，（seq id no.3）；

16、 qscr4.01-reverse primer (5’-3’)：cgggttgaacctttcccgta，（seq id no.4）；

17、上述连续回交多代采用的回交亲本均含有基因 qscr4.01。

18、上述步骤（4）中回交多代具体为4-5代，直至回交后代稳定含有抗南方锈病基因 qscr4.01。

19、上述含抗南方锈病基因 rppc的自交系为自交系t1932。

20、上述含抗南方锈病基因 qscr4.01的自交系为自交系cimbl83。

21、随着生物技术的进步，当有抗更多种南方锈病致病生理小种的主效基因被发掘后，上述基因 rppc和基因 qscr4.01也可替换为该抗南方锈病的新基因，通过模仿本发明专利中的方法创制含该新基因的亲本自交系，以对不抗南方锈病的杂交种进行改良，培育抗南方锈病玉米新品种。

22、本发明具有以下有益效果：

23、1、本技术通过在生产上利用有效的抗南方锈病的基因及其分子标记，选育父母本自交系具有不同抗南方锈病基因的材料，将父母本杂交后能够同时抗多个致病生理小种的杂交组合培育成品种，本发明结合了玉米南方锈病病原菌小种信息和抗病基因聚合信息，能够有效提高玉米杂交种对南方锈病的抗性，将有助于实现玉米品种在多生态区对南方锈病的抗性。

24、2、本技术通过将分别融入不同的抗南方锈病生理小种基因的两个亲本自交系杂交，通过杂交种鉴定，选育抗南方锈病品种的方法。该方法结合分子标记检测，使玉米的两个亲本分别含有一个或一个以上抵抗不同南方锈病生理小种的抗南方锈病基因，使改良杂交种实现抗南方锈病基因聚合。回交过程中，新的回交前均对上一次的回交后代进行分子标记检测，这样新的回交均用上一次回交后含该基因标记的后代植株进行，实现了改良过程中抗南方锈病基因的稳定性遗传。这种改良方法能够获得其他性状不变但稳定含有抗南方锈病基因的两个亲本自交系，对自交系杂交直接获得含抗南方锈病基因的杂交种，准确度非常高。抗南方锈病鉴定过程中，分别接种了三个不同的玉米南方锈病主效致病生理小种，通过人工对杂交组合抗锈筛选及多生态点种植鉴定，从中选育出抵抗两种或两种以上致南方锈病生理小种的杂交组合，培育为抗南方锈病的玉米新品种。该方法将抗南方锈病基因与品种选育相结合，实现杂交组合中含有抵抗不同致南方锈病生理小种的基因，减少非抗病组合的干扰，减少了抗南方锈病选育过程中的盲目性，提高效率，少走弯路，进而缩短育种进程，能够有效实现生产中对玉米南方锈病的抗性。

25、3、本发明中的抗南方锈病基因、分子标记以及含该基因的自交系亲本均为本实验室发掘和创制，该基因无论在自交系亲本中，还是改良到杂交种里面，均能够有效抵抗南方锈病致病生理小种，且本发明中的两个基因联用能够抵抗本实验室分离出的且是近些年生产上主要流行的南方锈病致病生理小种。因此，将本发明的方法应用到生产实践中，能有效提高玉米杂交种抗南方锈病，结合已有的验证效果，抗性表现优异，本发明将为生产上玉米南方锈病防治节约大量成本投入。