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由赤霉菌引起的赤霉病是影响小麦生产的一种重要病害,严重影响小麦产量及产品质量。减轻其危害的最经济有效的措施是培育抗病品种。而抗病基因的发掘和利用是抗病育种的前提和基础。
望水白源自我国江苏溧阳,是世界上最优秀的赤霉病抗源之一。为研究望水白抗赤霉病的遗传规律,我们首先利用南大2419 x望水白的重组自交系群体构建遗传图谱。共筛选了654个SSR标记和142个RFLP探针,获得了310个多态位点的群体资料,构建了总长2807.9 cM的分子标记连锁图。其中A群924.0 cM,B群1174.2 cM,D群709.7 cM。覆盖了除染色体6A以外的所有染色体,平均每条染色体长140.4 cM。整个图谱标记的平均密度约为9.1 cM。
小麦对赤霉病的抗性主要分为抗扩展性和抗侵染性。为了定位抗扩展QTL,我们将南大2419 x望水白重组自交系群体及其亲本种植于南京农业大学实验田。2002年种植两个重复,2003年种植一个重复。采用单花滴注法接种,用病小穗数和病轴长度反映小麦的抗扩展性。通过单向方差分析发现6个染色体区域和病小穗数、病轴长显著相关。通过区间作图法检测到7个QTL,其中3个是在单向方差分析中未检测到的新QTL位点。效应最大的两个QTL分别位于3B染色体上的Xwms389-Xwms533-3区间和位于6B染色体上的Xwms644-Xwmc539区间,它们的抗性等位位点都源于望水白。另一个抗性等位位点源自感病亲本南大2419的QTL在年度间也都能被检测到,定位于2B染色体的Xwmc102-Xs1021m区间。
为了定位抗侵染QTL,在四个环境中调查了南大2419 x望水白群体各株系及亲本的病穗率。通过区间作图分析发现10个染色体区域和病穗率显著相关。其中位于4B染色体的Xwmc349-Xwms149区间、5A染色体的Xwmc96-Xwms304区间以及5B染色体的Xwms408-Xbarc140区间的QTL的效应在至少三个试验中表现显著。它们的抗性等位位点都源于望水白。Qfhi.nau-4B和Qfhi.nau-5A的效应最强,分别能够解释17.5%和27.0%的表型变异。为了检测上位性QTL,扫描了整个基因组不同位点间的两两互作,共发现5对互作位点与抗侵染性显著相关,LOD值的变异范围为3.8~6.5。其中四对互作位点组合的亲本型表现出较强的抗性。最显著的互作位点是Xcfd42~Xwms469(6D)/Xwmc390-2~Xbd04(2A)。在多环境模型下未检测到与环境互作显著的QTL位点。
开花期是小麦生育期的重要阶段,与小麦适应不同生态环境密切相关。通过区间作图分析共定位了11个与开花期相关的QTL,其中9个QTL的促进开花等位位点源于开花较早的亲本南大2419。QFlt.nau-1B和QFlt.nau-7B1的效应最强,分别位于1B染色体的Xwmc367-Xbarc80区间和7B染色体的Xwms537-Xbarc126-2-Xwmc476区间,前者的促进开花等位位点源于望水白,后者的促进开花位点来自南大2419,它们分别能够解释高达23.8%和22.6%的表型变异。QFlt.nau-1D和QFlt.nau-2B分别位于Xcfd48-Xcfd63区间和Xwms429-Xwmc474区间,其效应在两个试验中显著。另外,我们还分析了开花期对抗赤霉病侵染性的影响,结果表明在该群体中前者对后者的影响不显著。
抗赤霉病扩展和抗赤霉病侵染QTL的定位及标记为有效利用望水白抗赤霉病基因提供了方便。所获得的抗赤霉病遗传信息对了解小麦抗赤霉病机制十分重要。