三个小麦品系条锈病抗性基因的遗传分析及其分子标记

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条锈病是由条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)引起的真菌病害,是严重危害小麦生产的主要病害之一,一旦病害发生,轻则减产,重则颗粒无收。在我国其危害尤其严重,从上世纪五十年代第一次大流行以来,已经在全国范围内发生过多次大流行,给我国小麦生产造成严重的损失。因此,迫切需要发掘并利用新的抗病基因,增强小麦栽培品种的抗性,以满足生产需要。抗病新基因的发掘及鉴定是育种工作的基础,也是解决抗性丧失这一难题的根本途径。本研究以3份条锈病抗性种质为材料,通过构建不同的遗传群体,利用分子标记技术对其携带的抗条锈病基因进行分子标记和染色体定位,寻找紧密连锁的分子标记。这些研究结果将有助于通过分子标记辅助选择加速小麦条锈病抗性改良,促进小麦分子抗病育中的发展、帮助育种家将这些抗性基因更好地应用于小麦育种、生产。本研究取得的主要结果如下:(一)普通小麦种质PI 182103条锈病抗性基因的遗传分析及其分子标记1.通过多年田间及温室鉴定,结果显示,普通小麦种质PI 182103除了具有苗期抗性之外,还具有高温成株期抗性;2.利用感病亲本Avocet Susceptible (AvS)和抗病亲本PI 182103杂交,通过单粒传法构建含有184个家系的重组自交系(RIL)群体。分别选用美国小麦条锈病主流小种PST-100和PST-114对重组自交系群体进行苗期温室鉴定,遗传分析表明,PI 182103苗期携带的条锈病基因表现为隐性遗传。基于SSR和SNP标记技术对携带的抗性基因进行分子标记和染色体定位,共检测到3个控制苗期抗性QTL位点.Qyr.PI182103.wgp-2AS, Qyr.PI182103.wgp-5BS和Qyr.PI182103.wgp-3AL,表型变异解释率分别为:Qyr.PI182103.wgp-2AS:8.22%(PST-100),4.95%(PST-114), Qyr.PI182103.wgp-5BS:14.20%(PST-100),8.22%(PST-114) Qyr.PI182103.wgp-3AL,8.07%(PST-100),5.38%(PST-114);3.在自然发病条件下,通过三年两个生态试验点对重组自交系群体进行了成株期抗性鉴定,结合SSR和SNP标记技术,进行QTL分析,共检测到3个控制成株期抗性QTL位点,分别位于7BL,5BS,4DL染色体上,暂时命名为Qyr.PI182103.wgp-7BL,Qyr.PI182103.wgp-5BS和Qyr.PI182103.wgp-4DL。其中:Qyr.PI182103.wgp-7BL解释的表型变异为12.60%-29.39%;Qyr.PI182103.wgp5BS解释的表型变异为8.22%-57.9%;Qyr.PI182103.Wgp-4DL解释的表型变异为2.54%-11.75%:4.利用中国春缺体.四体、中国春7B染色体端体以及中国春7BL染色体缺失体,将成株期主效抗性基因Qyr.PI182103.wgp-7BL精确定位到7BL的0.14-0.4染色体区段内;5.进一步通过抗谱分析、等位性测定,并结合分子标记检测进行验证,结果表明,成株期主效抗性基因Qyr.PI182103.wgp-7BL是一个不同于7B染色体上已定位的其他条锈病抗性基因Yr2、Yr6、Yr39、Yr52、Yr59、YrZH84、YrC591的新的抗条锈病基因:6.基于获得的Qyr.PI182103.wgp-7BL紧密连锁的分子标记对74个美国主要小麦品种(系)进行检测,结果表明,供试小麦品种(系)均没有携带该条锈病抗性基因。(二)小麦品系AvSYrSPNIL条锈病抗性基因的遗传分析及其分子标记1.温室苗期鉴定结果表明,单基因系AvSYrSPNIL除对条锈病生理小种PST-127感病之外,对其他9个的小麦条锈病生理小种均表现出良好的抗性,说明该单基因系是一个良好的条锈病抗源;2.通过AvSYrSPNIL与Avocet Susceptible(AvS)杂交,构建F1,F2,F2:3及其BCl遗传作图分析群体,抗性遗传分析表明,AvSYrSPNIL的抗性是由一对显性基因控制的。利用SSR和SNP标记技术对携带的抗性基因YrSP进行分子标记和染色体定位,共发现23个分子标记与抗性基因YrSP连锁,其中,距离抗病基因YrSP最近的两个标记分别是STS标记dp269和SNP标记S3,其与抗病基因YrSP的遗传距离分别为1.8和0.4cM;3.利用中国春缺体.四体、中国春2B染色体端体及中国春2BL缺失体,将YrSP定位2BL的0-0.5染色体区段内;4.进一步通过抗谱分析、等位性测定,并结合分子标记检测,结果表明,成株期主效抗性基因YrSP是一个不同于2B染色体上已定位的其它条锈病抗性基因Yr5、Yr7、 Yr43、Yr44和Yr53的新的抗条锈病基因:5.基于获得的YrSP紧密连锁的分子标记对77个美国主要小麦品种(系)进行检测,结果表明,仅有小麦品种OR2080156H和OR2080229H携带与YrSP目同区段。(三)小麦新品系LM168-1条锈病抗性基因的遗传分析及其分子标记1.抗性鉴定结果表明,小麦新品系LM168.1对中国主要条锈病生理小种均表现为苗期感病、成株期抗病性;2.以LM168.1为抗病亲本,SY95.71为感病亲本杂交,构建F1,F2,F2:3及其BC1遗传作图群体。抗性遗传分析表明,LM168.1携带的成株期抗性由一个隐性抗病基因控制,暂时命名为yrLM168。3.利用SSR、RGAP和TRAP分子标记技术对yrLM168进行遗传作图,结果发现,共有11个分子标记与该抗病基因连锁。遗传图谱显示,抗病基因yrLM168的遗传连锁图跨度103.3 cM;与抗病基因yrLM168最近的标记分别是RGAP标记R1和R2,其与抗病基因的距离分别是是2.4 cM和2.4 cM。这些与抗性基因yrLM168紧密连锁的分子标记,将有助于yrLM168在生产和育种上更好的应用。
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