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小麦白粉病(Blumeria graminis f.sp.trifici)是危害世界小麦生产的重要病害之一。实践证明,选育和推广抗病品种是预防白粉病危害、保证小麦稳定增产最经济、安全、有效的手段。而抗白粉病基因的不断发掘、种质创新和有效利用是保证这种手段顺利实施的基础。本研究利用分子标记辅助选择和基因聚合技术,对现有抗性表现良好的抗白粉病基因Pm12、Pm21和Pm30进行种质创新,以提高它们在小麦抗病育种中的实际应用价值。同时对来源于野生二粒小麦的2个抗白粉病基因进行分子标记定位,旨在发掘新的抗白粉病基因,为小麦育种工作者提供新的抗源。主要研究结果如下:
1、以含有Pm12的杂交组合Line#31/3<*>晋207BC<,3>F<,2>代抗白粉病分离群体(共计305株)为材料,利用BSA法,从182对第六部分同源群SSR引物中筛选出了18个与Pm12抗病基因紧密连锁的SSR标记。利用中国春第六部分同源群染色体缺失系材料对连锁标记进行了缺失系物理定位,同时应用MAPMAKER3.0软件构建了Pm12基因的SSR标记连锁图谱。结果证实,Pm12基因位于易位染色体T6BS-6SS.6SL的6SS上,且介于标记Xcau127和Xwmc105之间;发现携带Pm12基因的拟斯卑尔脱山羊草6S染色体与普通小麦6B染色体之间存在严重的重组抑制;根据分子标记连锁图谱和物理图谱定位结果,利用SSR标记技术从Line#31/3<*>晋207BC<,3>F<,2>代305株的分离群体中检测到28株重组个体,其中1338-8重组体是含有Pm12基因的小片段易位材料。
2、利用小麦SSR标记在其近缘种属属间和属内可转移性,以含有Pm21的R149/8<*>京411 BC<,8>F<,2>代抗白粉病分离群体(共计72株)为材料,从与Pm12基因连锁的18个SSR标记中筛选到了3个可以用来同时检测.Pm12和Pm21这2个不同抗病基因的SSR标记,分别是Xcau127、Xcfd13、Xcfd80。对引物CAU127在染色体6AS、6BS、6DS、6SS和6VS上扩增出的多态性DNA片段进行序列比较发现,不同染色体上扩增片段电泳结果的差异主要是由简单重复单位“CAG”重复次数和排列位置上的不同引起的。这三个分子标记的建立使利用一个标记同时检测Pm12和Pm21两个不同的抗白粉病基因成为可能,显著提高了分子标记辅助选择和基因聚合的效率,为利用小麦染色体部分同源关系建立高效分子标记技术体系开拓了新思路。
3、利用与Pm21和Pm30紧密连锁的SSR标Xcau127和Xcfd81,对携带这2个基因的小麦近等基因系杂交F<,2>代抗病分离群体(共计99株)进行分子检测,获得了4株含有Pm21+Pm30基因的双纯合子抗病株,实现了抗病基因种质创新,进一步证明借助分子标记辅助选择实现抗病基因聚合的高效性。
4、通过抗性鉴定和遗传分析,发现野生二粒小麦材料“IW170”对白粉病的抗性由一个不完全显性单基因控制,暂命名为MlIW170。通过BSA法和SSR标记分析,构建了该抗病基因的分子标记连锁图谱,其中包括10个SSR标记和1个蜡质表型标记位点(NGWe),位于MlIW170两侧且距离该基因最近的两个标记Xcfd238和Xwmc243与抗病基因之间的遗传距离分别为5.8cM和5.9cM。SSR标记的染色体缺失系物理定位结果表明,抗病基因MlIW170和蜡质表型标记位点NGWe均位于小麦2B染色体短臂末端的Bin2BS3-0.84-1.00上。通过与已知Pm基因的连锁图谱进行比较分析,推测MIlW170很可能是一个新的抗白粉病基因。
5、通过抗性鉴定和遗传分析,发现野生二粒小麦材料“IW172”对白粉病的抗性由一个显性单基因控制,暂命名为MEW172。通过BSA法和标记分析,构建了该抗病基因的分子标记连锁图谱,其中包括4个SSR标记、2个STS标记和1个EST标记,位子MlIW172两侧且距离该基因最近的两个标记Xest92和Xmag2185与抗病基因之间的遗传距离分别为2.2cM和1.3cM。SSR标记的染色体缺失系物理定位结果表明,抗病基因MlIW172位于小麦7A染色体长臂末端的Bin7AL16-0.85-1.00上。与已知定位于该染色体区域的Pm基因进行连锁图谱比较分析,结果表明MlIW172,PmU,Pml,Mlm2033和Mlm80这5个抗白粉病基因均位于7AL染色体同一区域,推测它们可能是复等位基因,或者是在7AL的这个区域存在一个抗病基因簇。