小麦品种抗条锈性QTL分析及P9897分子标记辅助育种

来源 :西南科技大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:wjq12262024
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小麦条锈病是由条形柄锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的一种真菌病害,是小麦中最具破坏性的病害之一。由于单一遗传基因的抗病品种大面积广泛分布的种植模式,病原菌的定向选择压力非常大,极易造成病原菌变异更新。因此,迫切需要发现定位新的抗性基因并培育出更多的抗病品种,以防控条锈病流行,确保小麦生产安全。本研究通过对小麦品种Toni的抗病基因进行定位及分子作图,筛选出了抗性基因的候选基因。并将P9897中的两个抗性QTL成功导入到三个中国主栽品种中。取得了以下结果。1.使用CYR29,CYR30,CYR32,CYR33,CYR34共五个条锈菌小种对Toni、铭贤169以及Avocet S在温室中进行了抗病性鉴定。在苗期,三个品种对五个供试小种均表现高度感病,在成株期,铭贤169和Avocet S仍表现高度感病,而Toni则表现抗病。三个品种在田间的抗病性鉴定结果与温室相同,表明Toni具有典型的成株期抗病性。2.通过田间实验,铭贤169/Toni的F7重组自交系(Recombinant Inbred Lines,RIL)群体后代家系的反应型(IT)和最大严重度(MDS)值在甘肃天水,陕西杨凌,四川绵阳三个地点均呈现连续性变异趋势,表明该成株期抗性属于数量性状遗传。方差分析表明,表型MDS和IT在不同家系、环境、重复和基因型与环境互作中的差异呈显著水平(P<0.05),广义遗传力分别为0.88和0.9。表明该成株期抗病性的表达是稳定的,且抗病基因起主要作用,并且易于转育到其他育种材料中。3.通过利用35K SNP基因芯片对171个F7群体进行基因分型及QTL定位。在小麦染色体3AS和3BS中发现了两个抗条锈病的QTL。两个QTL被命名为QYrto.swust-3AS和QYrto.swust-3BS。QYrto.swust-3AS位于SNP标记AX-95240191和AX-94828890之间,遗传距离为2.25cM,分别解释了所有环境中DS和IT表型变异的32.5-48.2%和21.9-56.3%。QYrto.swust-3BS位于SNP标记AX-94509749和AX-94998050之间,遗传距离为0.91cM,分别解释了所有环境中DS和IT表型变异的31.6-46.3%和22.7-55.0%。4.为了鉴定与Toni含有的成株期抗病性QTL的物理位置相对应的靶基因,通过BLAST搜索将SNP探针定位到六倍体小麦的最新基因组参考序列上(IWGSC RefSeq v.1.0),以获得连锁的多态性的SSR标记基因组位置。这两个QTL区域被锚定在小麦IWGSC Ref Seq v1.0序列上。QYrto.swust-3AS定位的物理区段为2.22 Mb,两侧SNP标记为AX-95240191和AX-94828890。在该区域内65个HC(high confidence)注释基因中,11个(16.9%)含有NB-ARC结构域,9个(13.8%)含有蛋白激酶结构域,可能和抗病相关。QYrto.swust-3BS定位的物理区段为4.77Mb的区间,两侧SNP标记为AX-94509749和AX-94998050。在这个区域有133个HC基因被注释。其中14个(10.5%)蛋白激酶域基因可能有助于抗病。连锁的SNP标记和物理位点信息对标记辅助选择育种具有重要意义。5.通过将条锈病抗性品系P9897与中国主栽品种川麦42、襄麦25、郑麦9023杂交,获得了三个杂交组合的F1种子,并播种于实验田中,分别混收直到F5代开始进行人工筛选。共筛选出114个抗条锈病,株高适中,穗子饱满的单株作为F6家系。6.通过QTL检测,从114个F6家系中共筛选出27个成功聚合了抗性QTL QYr.nafu-2BL和QYr.nafu-3BS的家系。并且验证了与QYr.nafu-2BL紧密连锁的分子标记Xcfd73、Xgwm120。以及与QYr.nafu-3BS紧密连锁的分子标记Xbarc87、Xbarc133。7.通过对这114个F6家系的田间农艺性状评估以及抗病性鉴定,获得了株高,小穗数,分蘖数,千粒重等产量相关农艺性状的数据以及反应型(IT)和严重度(DS)的表型数据。再结合QTL检测的结果,最终筛选出了13个成功聚合了两个目标QTL,且农艺性状和抗病性优良的家系。
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