普通小麦毒素(DON)积累抗性种质筛选、配合力分析和QTL定位

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yang123jun123hui
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赤霉病是影响小麦生产的重要病害。赤霉菌侵染不仅影响小麦产量和品质,感病籽粒中的真菌毒素(在我国主要为脱氧雪腐镰刀菌烯醇deoxynivalenol,DON)还对人畜安全造成危害。培育抗病特别是抗DON积累品种是减轻赤霉病危害的有效途径。目前,在赤霉病五种抗性类型中仅TypeⅠ(抗侵染)和TypeⅡ(抗扩展)研究较为深入,而毒素积累抗性类型(TypeⅢ)由于近年来对食品安全的重视,许多研究陆续展开。南京农业大学细胞遗传所开展了20多年赤霉病抗性遗传研究,本研究在此基础上,利用单花滴注法对收集于我国南方麦区的39个小麦抗赤霉病地方品种、利用8个DON含量差别明显的小麦品种组配的28个半双列杂交组合后代和以抗赤霉病小麦地方品种望水白与感病品种Alondra’s构建的DH群体(120个家系)接种高产DON的赤霉菌菌株B4-1分生孢子液,然后测定其籽粒DON含量,以籽粒DON含量反映品种DON积累抗性,并进行分子标记分析和遗传作图,旨在:(1)筛选具有不同遗传背景的抗DON积累小麦新种质;(2)初步阐明DON积累抗性遗传特点;(3)初步定位DON积累抗性相关QTL,并分析与赤霉病抗性QTL的关系。结果表明:免疫亲和柱液相色谱(DON test-HPLC)和气质联用(GC-MS)两种方法均可有效用于小麦籽粒DON含量的检测,其中DON test-HPLC方法线性检测下限为0.10ng·μL-1,平均回收率85.80%;GC-MS线性检测下限为0.025 ng·μL-1,平均回收率94.68%,且能同时检测多种DON衍生物。两种方法相关显著(R2=0.9928)。前者适宜于大样品,而GC-MS更适宜小样品及其DON衍生物检测。2005年对人工接种后42个小麦品种3个重复籽粒DON含量测定表明,不同品种间DON含量差异显著,在环境因素一致的条件下,小麦DON含量主要受遗传因素控制。42个品种DON含量变幅为0.44-9.25 mg·kg-1。,综合2003、2004年DON含量与其他抗性指标的鉴定结果,发现翻山小麦、苏麦3号、洋麦和望水白等4个品种DON积累抗性较稳定。选用位于2D、3B、5A和5B染色体上9个与赤霉病抗性QTL连锁的分子标记分析发现洋麦等18个品种具有与苏麦3号不同的扩增位点。这些材料是小麦DON积累抗性育种的重要资源。半双列杂交分析表明,普通小麦DON积累抗性以加性效应为主,存在部分显性效应。苏麦3号(-1.26)、望水白(-1.16)和翻山小麦(-1.13)的一般配合力表现出显著的负向效应,感病品种Alondra’s表现较高的正向配合力效应。以苏麦3号为亲本的5个组合、望水白为亲本的4个组合特殊配合力效应较大。DON含量和病小穗数、病小穗率、病粒率显著正相关(r=0.5980~0.9889)。DON积累抗性狭义遗传力74.54%,可以在早期世代进行选择。利用望水白和Alondra’s构建的DH群体,通过复合区间作图共检测到8个DON积累抗性QTLs(自然发病和人工接种),涉及染色体2D,3B,3D,4B,5A,5B,7A,7B等,其中效应最大的两个QTL分别位于3BS染色体上标记Xgwm533-Xgwm493区间和5AS染色体上标记Xgwm129-Xgwm156区间。控制DON含量和病粒率的QTLs所在染色体基本一致,说明籽粒DON含量及病粒率密切相关。DON积累抗性以加性效应为主,贡献率为40.50%;加性上位性占20%左右,加性效应和环境的互作大约为10%,加性上位性和环境的互作效应较小。遗传因素是小麦赤霉病抗性的主要贡献因子.
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