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丝黑穗病是玉米生产中最严重的病害之一,在世界范围内发生,造成玉米产量极大损失。玉米对丝黑穗病的抗性呈数量性状遗传特点,受多个位点控制。本研究旨在发现玉米抗丝黑穗病的主效QTL(quantitativetraitloci),在此基础上发展分子标记,饱和主效QTL区域,为抗病主效QTL的克隆奠定基础。本研究的主要结果分以下4个方面:
1.利用94个来自于‘吉1037’(高抗,供体亲本)和‘黄早四’(高感,轮回亲本)BC1∶2家系的材料来定位抗病QTL。在播种时将上年病源菌与细土混合覆盖种子进行人工接种,在抽穗后对每个家系进行丝黑穗病抗性鉴定。同时,从700对SSR引物中筛选出357对在两亲本间表现多态性的引物,从中选定120对扩增条带清晰的SSR分子标记用于各个家系的基因型测定。采用复合区间作图法检测到两个抗性QTL,分别位于第2和第5染色体上。其中第2染色体上的主效QTL(qRHS1)位于分子标记umc1736和umc2184之间(bin2.09,遗传距离为13.5cM),LOD值达到11.8,可以解释表型变异达到36%。第5染色体上的QTL(qRHS2)位于umc2115和bnlg1879区间内(bin5.02,遗传距离为14.2cM),LOD值达到3.1,可以解释的表型变异为9%。
2.查找qRHS1区域(bin2.09)已定位的IDP、EST和RGA等序列,在此基础上通过设计引物、PCR扩增、测序等获得亲本‘吉1037’和‘黄早四’对应的序列,比较序列差异后发展新的分子标记。在发展的6个分子标记中,经过定位,发现有3个位于主效qRHS1内,包括一个CAPS标记(C1,来自于IDP25082)、一个STS标记(C3,来自于IDP1944)和一个SNP标记(C4,来自于IDP661);另外,分子标记C5(来自于bin2.09的RGA序列)也定位在主效QTL附近,位于bnlg1520上游;最后二个分子标记C2(来自于AZM4140313的标记)和C6(来自于BG840810的标记)定位不在bin2.09区域,C2定位于第1染色体的umc1184和umc2189之间;C6定位于第1染色体的分子标记umc1403和umc1243之间。
3.在314个BC1植株中发现12个在qRHS1区域内发生交换的单株。运用这12个BC1交换株和主效qRHS1区段内的SSR及新发展的分子标记,将此抗性基因限定在C4和umc1736之间,遗传距离为9.2cM。
4.在1750个BC2植株中,用qRHS1置信区间两侧的SSR标记umc2184和umc1736以及区间内的SSR标记phi427434和bnlg1893,共筛选到86个在目标qRHS1区段发生交换的单株。进而为抗病基因的精细定位和克隆奠定了基础。