小麥品種（系）苗期和成株期抗葉銹病基因發(fā)掘和分子定位.pdf

1、由小麥葉銹菌(Puccinia triticina)引起的小麥葉銹病是世界上重要的小麥病害。利用抗病品種是防治小麥葉銹病最為經(jīng)濟(jì)有效的措施，發(fā)掘和標(biāo)記小麥抗葉銹新基因是利用抗病基因控制葉銹病的重要前提。
　　本研究共對4個分離群體進(jìn)行了抗葉銹基因遺傳分析和分子標(biāo)記定位，其中CIMMYT小麥品系19HRWSN-122和中國小麥品種LB0288用于苗期抗病基因定位，小麥品系W014204和平原50用于成株抗性基因QTL分析。以小麥品系

2、19HRWSN-122為材料，與感病小麥品種鄭州5389雜交，獲得F1、F2群體和F2∶3家系，利用基因推導(dǎo)、抗性遺傳分析和SSR分子標(biāo)記技術(shù)定位抗葉銹基因。以小麥品種LB0288為材料，與感病小麥品種Thatcher雜交，獲得F1、F2代群體，用葉銹菌小THTT分別對雙親及其雜交后代進(jìn)行葉銹鑒定并進(jìn)行標(biāo)記分析。以中國小麥材料W014204與鄭州5389雜交得到的215個F2∶3代家系為材料，連續(xù)三年在河北保定種植，統(tǒng)計(jì)該群體在田間葉銹

3、病的嚴(yán)重度，鑒定群體的表型數(shù)據(jù)，利用1，215對SSR引物在親本和小群體間進(jìn)行篩選，找到與成株抗葉銹病基因連鎖的QTL位點(diǎn)。選用雜交組合平原50/銘賢169的DH群體148個家系，連續(xù)兩年在河南周口、河北保定種植，進(jìn)行田間接種和抗葉銹病鑒定得到表型數(shù)據(jù)，1，215對SSR標(biāo)記用于在親本間篩選，找到與成株抗葉銹病基因連鎖的QTL位點(diǎn)。主要取得以下成果:
　　1.用葉銹菌小種THJP接種CIMMYT小麥品系19HRWSN-122的F1

4、、F2代群體，以及F2∶3家系進(jìn)行苗期抗性鑒定，結(jié)果表明19HRWSN-122表現(xiàn)高抗，鄭州5389表現(xiàn)高感，用卡方測驗(yàn)（x2-test）其適合度，F(xiàn)2代群體符合3∶1的抗感理論分離比例，F(xiàn)2∶3家系符合1∶2∶1的抗感理論比例，表明19HRWSN-122對生理小種THJP的抗性由1對顯性的抗性基因控制，命名為LrHR122。利用SSR技術(shù)和分離群體分組法(BSA)分析F2∶3家系，作圖軟件MapManager QTXb20進(jìn)行連鎖分析

5、和構(gòu)建遺傳圖譜，將LrHR122被定位在3DL染色體上，與1個SCAR標(biāo)記SCS1302609共分離，與1個SSR標(biāo)記barc71，1個STS標(biāo)記STS24-16和3個EST標(biāo)記BM137927, BE444864,BE442875)緊密連鎖，遺傳距離為0.4-1.6 cM。在苗期用13個葉銹菌種對19HRWSN-122和TcLr24進(jìn)行抗性鑒定，結(jié)果表明它們均對13個葉銹菌生理小種表現(xiàn)為高抗，具有相同的抗性譜，并且LrHR122與Lr

6、24特異性的分子標(biāo)記(SCS1302609)共分離，又通過系譜和籽粒顏色分析，證明LrHR122與Lr24為同一個抗葉銹病基因。用與LrHR122緊密連鎖的分子標(biāo)記barc71和BE444864來檢測36個含有已知基因的近等基因系和20個中國小麥品種，說明barc71和BE444864能特異的檢測不同遺傳背景下的Lr24的分子標(biāo)記，可作為Lr24的分子標(biāo)記，與Lr24緊密連鎖的SSR和EST標(biāo)記為首次報道，可以用于Lr24的分子標(biāo)記輔助

7、選擇。
　　2.用葉銹菌小種THTT接種中國小麥品系LB0288、F1、F2代群體，鑒定表明LB0288表現(xiàn)近免疫，Thatcher表現(xiàn)高感，用卡方測驗(yàn)（x2-test）檢驗(yàn)其適合度，符合3∶1理論分離比例，表明LB0288對生理小種THTT的抗性由1對顯性基因控制，命名為LrLB88。經(jīng)過親本和抗感池間標(biāo)記篩選以及F2代群體的標(biāo)記檢測，位于5DL的SSR標(biāo)記Xbarc144在兩親本及抗感池間有多態(tài)性，與抗病基因緊密連鎖，遺傳距離

8、為5.3 cM，用特異性的與Lr1緊密連鎖的STS標(biāo)記驗(yàn)證，表明Lr1的STS標(biāo)記與LrLB88共分離，推斷LB0288的抗性特點(diǎn)和染色體位置為Lr1的等位基因rLB88。
　　3.親本W(wǎng)014204和鄭州5389以及36個含有已知基因的近等基因系接種14個中國的葉銹菌生理小種，通過苗期基因推導(dǎo)，與Lr26共分離的分子標(biāo)記(ω-secalin和Glu-B3)檢測，結(jié)果表明W014204攜帶抗葉銹病基因Lr26。W014204對其它

9、Lr26致病小種表現(xiàn)出抗性，表明W014204還含有其它未知的抗葉銹病基因。QTL分析結(jié)果表明中國小麥品系W014204含有3個與成株抗葉銹性相關(guān)的QTL位點(diǎn)，分別位于1BL，2BS和7DS染色體上，分別暫命名為QLrhbu-1BL，QLr.hbu-2BS和QLr.hbu-7DS。QLr.hbu-1BL證明是Lr46，解釋了2.9-8.4％的表型變異。第二個QTL位點(diǎn)位于2BS染色體上，該位點(diǎn)為主效QTL位點(diǎn)，能夠穩(wěn)定的在所有環(huán)境中檢測

10、到，解釋了11.5-38.3％的表型變異，可能為新的QTL位點(diǎn)。第三個QTL位點(diǎn)位于7DS染色體上，被證明是Lr34，也能穩(wěn)定的在所有的環(huán)境中檢測到，解釋了8.5-44.5％的表型變異。
　　4.平原50與銘賢169所組配的DH系接種葉銹菌生理小種混合菌種，MDS方差分析表明群體各株系間和地點(diǎn)間差異均極顯著，而各重復(fù)之間差異不顯著，說明基因型和環(huán)境共同影響小麥對葉銹病抗性的表達(dá)。群體后代株系MDS在多個環(huán)境下均呈連續(xù)性變異，表明該