【摘 要】
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甘蔗梢腐病可由多种镰刀菌引起,近年来在我国主要蔗区呈明显上升趋势,对甘蔗生产造成严重威胁。选育抗病品种是防治甘蔗梢腐病最有效的方法,但目前对该病害的机制及抗病基因挖掘研究较少,尚难以进行抗病分子标记辅助育种。本研究的思路是通过构建ROC25×云蔗89-7杂交F1代大规模遗传群体,从中筛选极端抗梢腐病和感梢腐病材料,构建了抗/感梢腐病亚群体。通过对群体进行形态学特征进行调查分析,找出抗/感群体的形态
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甘蔗梢腐病可由多种镰刀菌引起,近年来在我国主要蔗区呈明显上升趋势,对甘蔗生产造成严重威胁。选育抗病品种是防治甘蔗梢腐病最有效的方法,但目前对该病害的机制及抗病基因挖掘研究较少,尚难以进行抗病分子标记辅助育种。本研究的思路是通过构建ROC25×云蔗89-7杂交F1代大规模遗传群体,从中筛选极端抗梢腐病和感梢腐病材料,构建了抗/感梢腐病亚群体。通过对群体进行形态学特征进行调查分析,找出抗/感群体的形态学标记。同时,针对甘蔗基因组复杂且目前无参考基因组序列的现状,通过构建两个极端抗病和感病材料的RNA混池进行混池转录组测序（Bulked segregant RNA-seq,BSR-seq）,挖掘与梢腐病抗病相关的基因。主要结果如下:1、对ROC25×云蔗89-7杂交F1代的8722株真杂种实生苗进行田间调查,梢腐病发生率为41.31%（其中发病严重顶腐至死亡的占7.16%）,不发病的植株占51.53%。从不发病和严重发病的植株中各选取100个单株构建了抗/感梢腐病亚群体并用于BSR-seq测序。进一步对抗感梢腐病遗传群体的第一次新植蔗与宿根蔗进行调查,筛选出极端抗梢腐病的材料19份,极端感梢腐病的材料21份。2、通过对抗/感梢腐病遗传群体的每个材料进行表型调查和分析,发现甘蔗叶冠形态中+1叶夹角与+1叶叶长在抗/感梢腐病遗传群体中存在显著差异,抗病群体平均+1叶夹角为22.12°,方差X~2=3.73;感病群体平均+1叶夹角为31.68°,方差X~2=6.53。病情指数与+1叶夹角呈高度正相关关系（r=0.662）;病情指数与+1叶叶长呈负相关关系（r=-0.469）。这些结果表明株型紧凑、叶片直立的甘蔗品种对梢腐病的抗性较强。3、通过对抗/感梢腐病遗传群体材料分别构建混池进行BSR-seq测序,在两个抗/感池中各检测到127,959和131,497个SNP,经过SNP筛选后分别得到31960和33003个SNP。进一步通过SNP-index与ED关联分析,发掘到一个编码尿黑酸1,2-二氧化酶（Homogentisate 1,2-dioxygenase）的候选抗病基因c114932,推测该基因产物催化尿黑酸加氧生成4-顺丁烯二酰乙酰乙酸（4-maleylacetoacetat）,参与酪氨酸和苯丙氨酸的分解。该基因在抗病池中表达水平是感病池的2倍。同时,该基因受梢腐病菌侵害诱导上调,在抗病品种ROC22和感病品种中蔗9号中表达量分别上调2-2.5倍及1-1.25倍。本研究首次在甘蔗中利用BSR-seq技术筛选与梢腐病抗性相关的基因,研究结果可为后续进行甘蔗抗梢腐基因发掘和QTL精细定位提供参考。
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