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在我国，小麦叶锈病和条锈病是影响小麦生产的重要真菌病害。培育和利用抗病品种是防治该病害最经济安全和有效的途径。本研究通过全基因组关联分析(GWAS)和双亲遗传群体连锁作图来定位小麦品种中与叶锈和条锈相关的抗性位点，旨在明确小麦材料中有效的抗锈基因及其紧密连锁的分子标记。研究共分为四部分。第一部分以268份国内外普通冬小麦材料为样本，通过苗期抗叶锈鉴定，成株期进行叶锈和条锈鉴定，利用90KSNP芯片技术对其进行基因分型，通过评估供试材料的遗传结构及亲缘关系，利用混合线性模型(MLM)对其进行抗叶锈和条锈全基因组关联分析;第二部分对493份普通小麦材料利用高密度小麦660KSNP芯片进行抗叶锈和条锈全基因组关联分析;第三和四部分分别对周8425B/中国春重组自交系群体(RIL)和阿富汗农家品种KU3067/Apav的回交群体(BCIF5RIL)进行抗锈基因定位，研究结果如下:
1.对268份国内外冬小麦材料利用90KSNP芯片技术进行了苗期抗叶锈和成株期抗叶锈和条锈全基因组关联分析，苗期抗叶锈鉴定结果表明，21个小麦品种对所有的供试菌种表现为抗病，是苗期有效的抗源材料。40个小麦材料在成株期叶锈和条锈MDS(最大严重度)均小于10％，成株期抗性良好。GWAS结果显示，在苗期关联到21个抗叶锈位点，包含已知抗叶锈病基因Lr1、Lr26、Lr3ka和LrZH22等，解释了4.6-25.2％的表型变异。在成株期关联到抗叶锈位点21个，抗条锈位点21个，其中在BLUP(最佳线性无偏预测)中检测到的抗叶锈和条锈位点分别为8个和10个，2个位点Lr46/Yr19和QLr-2AL.1/QYr-2AL.1表现出稳定的兼抗性。此外，位于3BS、4AL、6BL和7BS的抗叶锈位点和位于5B和7BL的抗条锈位点可能是新的位点。Lr-2BS/QLr-2BS在苗期和成株期均表现出抗性，这个基因被证实为LrZH22。关联到的12个与抗性位点紧密连锁的SNP位点成功转化成KASP(KompetitiveAlleleSpecificPCR，竞争性等位基因特异性PCR)标记，并运用双亲遗传群体进行了验证，可以用于分子标记辅助育种(MAS)。
2.利用高密度660KSNP芯片对493份国内外材料进行了GWAS。在苗期，筛选出18个对供试菌种均表现抗病的品种。成株期筛选出42份叶锈和条锈MDS同时小于10％的品系。GWAS结果显示在苗期关联到26个抗叶锈位点，贡献率为5.6-21.0％，其中与90K芯片GWAS结果相同的位点有Lr1、Lr26、Lr3ka、LrZH22、Lr-4AL和Lr-7BL.2，其余位点可能是新的抗性位点。在成株期，利用FarmCPU模型进行GWAS，总共检测到了与叶锈抗性相关的13个SNP位点，11个与条锈抗性相关SNP位点，包含已知抗锈基因Lr34/Yr18、Lr46/Yr29、Lr37/Yr17及LrZH22，其余位点可能为新的位点。
3.进一步对GWAS结果利用连锁群体进行验证，对周8425B/中国春重组自交系群体进行了苗期及成株期抗叶锈基因定位。在苗期，利用叶锈菌生理小种FHDQ接种周8425B/中国春RIL群体，表型鉴定结果显示，周8425B对FHDQ的抗性由一对基因控制。连锁作图分析显示该基因位于2BS染色体上，与LrZH22位置一致。成株期QTL分析结果表明在该群体中共检测到8个成株抗叶锈性QTL，暂命名为QLr.hebau-2AL、QLr.hebau-2BS、QLr.hebau-3A、QLr.hebau-3BS、QLr.hebau-4AL、QLr.hebau-4B、QLr.hebau-5BL和QLr.hebau-7DS。位于2BS、4B和7DS染色体上的位点表现稳定，分别解释了7.5-10.6％、5.5-24.4％和11.2-20.9％的表型变异。QLr.hebau-2BS被证明是LrZH22，QLr.hebau-4B是Lr12，QLr.hebau-7DS是Lr34。QLr.hebau-2AL、QLr.hebau-3BS、QLr.hebau-4AL和QLr.hebau-5BL可能是新的QTL。
4.对阿富汗的农家种KU3067和Apav杂交并回交的回交重组自交系群体(BC1F5RIL)进行抗锈病基因定位。结果显示在苗期定位了一个显性抗条锈病基因YrKU，该基因位于7BL染色体上，距离其最近的两个标记为1070196-0-47:A＞G和5324909-0-54:T＞C，遗传距离分别为0.02和0.33cM。成株期定位了6个抗叶锈QTL，分别位于1AS、2AL、4DL、6BL、7AL和7BL染色体上，以及4个抗条锈QTL位于1BS、2AL、4DL和7BL染色体上。其中4DL和7BL染色体上的QTL为兼抗位点，位于4DL染色体上的QTL为Lr67/Yr29，该基因对叶锈和条锈提供了稳定的抗性，贡献率为10.9-56.4％和12.1-29.8％。QLr.cim-7BL/QYr.cim-7BL与YrKU位置相似，其抗性也很稳定，对叶锈和条锈分别解释了7.5-17.2％和12.6-19.3％的表型变异，该位点可能为新的。通过与已定位基因的位置及抗性进行比较，QYr.cim-1BS、QYr.cim-2AL、QLr.cim-1AS和QLr.cim-7AL可能为新的位点。
5.结合GWAS和连锁分析结果，总共定位到40个苗期抗性位点，包含6个已知抗叶锈基因Lr1，Lr26，Lr16，Lr17，LrZH22，Lr3ka，其余34个可能为新的位点;成株期定位到27个抗叶锈位点，19个位点可能为新位点;24个抗条锈位点，13个位点可能为新;其中兼抗叶锈和条锈的位点共6个，为Lr34/Yr18，Lr46/Yr29，Lr37/Yr17，Lr67/Yr46，QLr.cim-7BL/YrKU和QLr-2AL.1/QYr-2AL.1;12个与抗性基因紧密连锁的SNP位点成功转化成KASP标记，可用于分子标记辅助选择。
1.对268份国内外冬小麦材料利用90KSNP芯片技术进行了苗期抗叶锈和成株期抗叶锈和条锈全基因组关联分析，苗期抗叶锈鉴定结果表明，21个小麦品种对所有的供试菌种表现为抗病，是苗期有效的抗源材料。40个小麦材料在成株期叶锈和条锈MDS(最大严重度)均小于10％，成株期抗性良好。GWAS结果显示，在苗期关联到21个抗叶锈位点，包含已知抗叶锈病基因Lr1、Lr26、Lr3ka和LrZH22等，解释了4.6-25.2％的表型变异。在成株期关联到抗叶锈位点21个，抗条锈位点21个，其中在BLUP(最佳线性无偏预测)中检测到的抗叶锈和条锈位点分别为8个和10个，2个位点Lr46/Yr19和QLr-2AL.1/QYr-2AL.1表现出稳定的兼抗性。此外，位于3BS、4AL、6BL和7BS的抗叶锈位点和位于5B和7BL的抗条锈位点可能是新的位点。Lr-2BS/QLr-2BS在苗期和成株期均表现出抗性，这个基因被证实为LrZH22。关联到的12个与抗性位点紧密连锁的SNP位点成功转化成KASP(KompetitiveAlleleSpecificPCR，竞争性等位基因特异性PCR)标记，并运用双亲遗传群体进行了验证，可以用于分子标记辅助育种(MAS)。
2.利用高密度660KSNP芯片对493份国内外材料进行了GWAS。在苗期，筛选出18个对供试菌种均表现抗病的品种。成株期筛选出42份叶锈和条锈MDS同时小于10％的品系。GWAS结果显示在苗期关联到26个抗叶锈位点，贡献率为5.6-21.0％，其中与90K芯片GWAS结果相同的位点有Lr1、Lr26、Lr3ka、LrZH22、Lr-4AL和Lr-7BL.2，其余位点可能是新的抗性位点。在成株期，利用FarmCPU模型进行GWAS，总共检测到了与叶锈抗性相关的13个SNP位点，11个与条锈抗性相关SNP位点，包含已知抗锈基因Lr34/Yr18、Lr46/Yr29、Lr37/Yr17及LrZH22，其余位点可能为新的位点。
3.进一步对GWAS结果利用连锁群体进行验证，对周8425B/中国春重组自交系群体进行了苗期及成株期抗叶锈基因定位。在苗期，利用叶锈菌生理小种FHDQ接种周8425B/中国春RIL群体，表型鉴定结果显示，周8425B对FHDQ的抗性由一对基因控制。连锁作图分析显示该基因位于2BS染色体上，与LrZH22位置一致。成株期QTL分析结果表明在该群体中共检测到8个成株抗叶锈性QTL，暂命名为QLr.hebau-2AL、QLr.hebau-2BS、QLr.hebau-3A、QLr.hebau-3BS、QLr.hebau-4AL、QLr.hebau-4B、QLr.hebau-5BL和QLr.hebau-7DS。位于2BS、4B和7DS染色体上的位点表现稳定，分别解释了7.5-10.6％、5.5-24.4％和11.2-20.9％的表型变异。QLr.hebau-2BS被证明是LrZH22，QLr.hebau-4B是Lr12，QLr.hebau-7DS是Lr34。QLr.hebau-2AL、QLr.hebau-3BS、QLr.hebau-4AL和QLr.hebau-5BL可能是新的QTL。
4.对阿富汗的农家种KU3067和Apav杂交并回交的回交重组自交系群体(BC1F5RIL)进行抗锈病基因定位。结果显示在苗期定位了一个显性抗条锈病基因YrKU，该基因位于7BL染色体上，距离其最近的两个标记为1070196-0-47:A＞G和5324909-0-54:T＞C，遗传距离分别为0.02和0.33cM。成株期定位了6个抗叶锈QTL，分别位于1AS、2AL、4DL、6BL、7AL和7BL染色体上，以及4个抗条锈QTL位于1BS、2AL、4DL和7BL染色体上。其中4DL和7BL染色体上的QTL为兼抗位点，位于4DL染色体上的QTL为Lr67/Yr29，该基因对叶锈和条锈提供了稳定的抗性，贡献率为10.9-56.4％和12.1-29.8％。QLr.cim-7BL/QYr.cim-7BL与YrKU位置相似，其抗性也很稳定，对叶锈和条锈分别解释了7.5-17.2％和12.6-19.3％的表型变异，该位点可能为新的。通过与已定位基因的位置及抗性进行比较，QYr.cim-1BS、QYr.cim-2AL、QLr.cim-1AS和QLr.cim-7AL可能为新的位点。
5.结合GWAS和连锁分析结果，总共定位到40个苗期抗性位点，包含6个已知抗叶锈基因Lr1，Lr26，Lr16，Lr17，LrZH22，Lr3ka，其余34个可能为新的位点;成株期定位到27个抗叶锈位点，19个位点可能为新位点;24个抗条锈位点，13个位点可能为新;其中兼抗叶锈和条锈的位点共6个，为Lr34/Yr18，Lr46/Yr29，Lr37/Yr17，Lr67/Yr46，QLr.cim-7BL/YrKU和QLr-2AL.1/QYr-2AL.1;12个与抗性基因紧密连锁的SNP位点成功转化成KASP标记，可用于分子标记辅助选择。