小麦抗白粉病基因的发掘与KASP标记开发

来源 :山东农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:houjhz
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小麦白粉病是由禾布氏白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici)引起的一种气传真菌性病害,其流行对小麦安全生产构成极大威胁。发掘抗病基因培育抗病品种是控制小麦白粉病最为经济有效的途径。由于病菌自身会随着小麦品种的更替不断发生变异,使已有抗性品种逐渐丧失抗性,不断发掘新的抗白粉病基因,开发抗病基因的分子标记并应用于抗白粉病标记辅助育种,提高小麦的白粉病抗性,是一项长期的任务。本研究主要从两个方面开展:一是在前人已克隆Pm21的基础上,通过分析其在小麦第六部分同源群中的同源基因并进行序列比对,确定能够区分Pm21及其位于6A染色体上的同源基因间的SNP,转化成KASP标记,并通过利用分离群体和自然群体进行进一步验证,开发可以快速、高通量检测Pm21的诊断性标记,在杂交分离群体和自然群体中均可以准确鉴定Pm21基因的有无,广泛应用于Pm21基因的分子标记辅助选择。二是在前期研究中我们发现了一个高抗白粉病的小麦品系SN5057,本研究利用SN5057与感病品种阳光5号杂交构建分离群体,利用集群分离分析法(BSA)结合50K SNP芯片技术检测两个不同表现型构建的混合池间的多态性,对SN5057中的抗白粉病基因进行遗传分析、基因定位,并开发与之紧密连锁的KASP标记。主要研究结果如下:1.根据Pm21基因的序列及与小麦中的同源序列的比较分析,开发了一个源于Pm21基因内的、可以快速、高通量检测抗白粉病基因Pm21的诊断性标记KASP-Pm21-802_6A。该标记不仅可以准确区分含有Pm21基因的小麦品种扬麦18和不含Pm21基因的小麦品种徐麦32,而且在分离群体中可以准确区分纯合抗病、感病和杂合基因型家系;同时在自然群体中也可以准确检测出Pm21基因的有无。因此,该标记可以广泛应用于标记辅助选择,选育含有抗白粉病基因Pm21的小麦品种,有效服务于小麦抗白粉病育种工作。2.用当前流行白粉病菌生理小种E09对“SN5057×阳光5号”构建的F2群体和F2:3家系进行苗期抗病性鉴定。结果表明,抗病亲本SN5057表现为免疫,阳光5号为高感,经卡方检验,F2代中抗病单株与感病单株符合3:1的比例,F2:3家系中抗病家系:抗、感分离家系:感病家系的分离比符合1:2:1的比例,说明SN5057的白粉病抗性由一对显性基因控制,暂将其定名为Pm SN5057。3.利用集群分离分析法(BSA)构建DNA抗、感池并利用小麦50K芯片对抗、感池间的多态性进行了检测,发现抗、感池间纯合多态性SNP有204个,主要富集在6A染色体上。通过与小麦参考基因组序列比对,发现这些标记主要位于6A染色体446-560 Mb区间。因此,推测SN5057在6AL染色体上可能存在抗白粉病基因。进一步将这些SNP转换成KASP标记在F2群体中进行基因分型,最终构建了Pm SN5057的遗传图谱,距抗病基因Pm SN5057最近的两侧标记分别为KASP-Pm478和KASP-Pm638,与抗病基因之间的遗传距离分别为0.1 c M和0.5 c M,可以广泛应用于Pm SN5057的标记辅助选择。
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