贵紫麦1号抗白粉病基因定位及分析

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白粉病是严重影响小麦生产的重要病害之一。挖掘抗病基因和培育抗病品种是控制这种病害最直接有效的方法。本单位选育的小麦品种贵紫麦1号,自2015年育成以来,在生产上一直对白粉病表现中抗且抗性稳定。本研究用贵紫麦1号与中燕特大粒、贵麦13等亲本构建F2、F2:3抗感分离群体,对贵紫麦1号白粉病抗性进行了遗传分析,并利用SSR分子标记对其抗白粉病基因进行了定位和分析。同时,利用贵紫麦1号相关遗传群体对标记的有效性进行了验证,并利用328份小麦品种(系)对标记进行了检测。取得的主要研究结果如下:1.利用白粉菌混合生理小种对贵紫麦1号×中燕特大粒的F2群体进行田间鉴定,有142株表现抗病,53株表现感病,经卡平方(x2)检测,x02=0.4940<x20.05,1=3.84,表明该群体的抗感分离比例符合3:1。利用白粉菌生理小种E20对贵紫麦1号×中燕特大粒的F2:3群体及抗、感亲本分别进行室内接种鉴定。鉴定表明,贵紫麦1号对白粉菌生理小种E20表现为免疫,中燕特大粒表现为高感,贵紫麦1号×中燕特大粒的F2:3群体有59个株系纯合抗病,104个株系抗感分离,47个株系表现感病,经卡平方(x2)检测,x02=1.3904<x20.05,2=5.99,表明该群体的抗感分离比例符合1:2:1。结果表明,贵紫麦1号的白粉病抗性由1对显性基因控制,暂命名为Pm GZ1。2.结合前期研究基础,采用分离群体混合分析(BSA)法,利用167对SSR引物对抗感亲本及抗感池进行筛选,得到5个特异性标记:Xgpw1150、Xdw06、ml GZ83、ml GZ89和ml GZ95。利用这5个特异性标记对贵紫麦1号×中燕特大粒的F2群体进行连锁检测,结果表明,标记ml GZ83、ml GZ95与Pm GZ1连锁,连锁距离分别为4.63 c M和39.32 c M,经比对其位于中国春参考基因组6A染色体约17.8 Mb(13529292-31370380)的物理区间,说明Pm GZ1位于染色体6AS上。3.为验证遗传分析结果,利用白粉菌生理小种E20对贵紫麦1号×贵麦13的F2群体及抗、感亲本分别进行室内接种鉴定。鉴定结果表明,贵紫麦1号对白粉菌生理小种E20表现为免疫,贵麦13表现为高感,贵紫麦1号×贵麦13的F2群体有131株表现抗病,51株表现感病,经卡平方(x2)检测,x02=0.4450<x20.05,1=3.84,表明该群体的抗感分离比例符合3:1。为进一步验证标记ml GZ83的有效性,利用标记ml GZ83对贵紫麦1号×贵麦13的F2群体进行连锁检测,得出在该群体中标记ml GZ83与贵紫麦1号抗白粉病基因的遗传距离为17.12 c M,表明标记ml GZ83对贵紫麦1号相关遗传群体的选择是有效的,可用于贵紫麦1号抗白粉病基因Pm GZ1的标记选择。4.利用与贵紫麦1号抗白粉病基因的可能来源亲本二粒小麦、硬粒小麦、节节麦和偏凸山羊草所含抗白粉病基因连锁的标记对贵紫麦1号进行检测。结果表明,Pm GZ1与来自原始亲本的Pm2、Pm3h、Pm4a、Pm4b、Pm34、Pm58和Pm68抗白粉基因不同,与小麦6A染色体上目前已知抗白粉病基因Pm56和Pm21也不同,其可能是新基因。5.利用标记ml GZ83对贵紫麦1号×贵农19的F5群体110个株系进行分子检测,结合田间白粉病抗性鉴定,筛选出纯合抗病的株系35个。利用标记ml GZ83对328份小麦品种(系)中是否含有白粉病基因Pm GZ1进行分子鉴定。在328份小麦品种(系)中,共有41份材料扩增出了Pm GZ1的特异条带,其中包括33份贵州省小麦品种(系),占比10.06%;6份省外小麦品种,占比1.82%;2份国外小麦品种,占比0.60%。上述含有白粉病基因Pm GZ1的材料和株系可作为白粉病抗源应用到小麦品种改良或育种中。
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