中國(guó)小麥品種中抗葉銹基因的基因定位和等位性檢測(cè).pdf

1、由小麥葉銹菌(Puccinia triticina)引起的小麥葉銹病是很多國(guó)家嚴(yán)重的小麥病害。它對(duì)環(huán)境的適應(yīng)性較強(qiáng),在種植小麥的地區(qū)都可以發(fā)病,可以造成重大的損失。隨著全球氣候變暖,未來(lái)的溫度條件將會(huì)更加適合小麥葉銹病的發(fā)生和流行。實(shí)踐證明,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。要想利用抗病基因控制葉銹病,必須持續(xù)不斷地發(fā)掘和標(biāo)記小麥抗葉銹新基因。小麥抗銹基因的分析方法很多,可以依據(jù)不同的研究目的和試驗(yàn)條件等來(lái)選擇合適的方法。

2、實(shí)踐證明,EST標(biāo)記和SSR標(biāo)記在小麥抗葉銹基因的輔助育種工作中是非常有效的。小麥品種周8425B于1984年培育出至今在中國(guó)麥區(qū)對(duì)小麥葉銹、條銹和白粉病仍有抗性,在之前的研究中,我們定位了周8425B中的一個(gè)顯性抗葉銹病LrZH84,同該基因緊密連鎖的SSR標(biāo)記gwm582和bare8遺傳距離分別為3.9cM和5.2cM,本研究中利用EST和STS標(biāo)記在周8425B和中國(guó)春雜交得到較大的F2群體中對(duì)LrZH84進(jìn)行了精細(xì)定位,并對(duì)Lr

3、ZH84附近的抗葉銹基因進(jìn)行了等位性檢測(cè);小麥品系天95HF2和SW8588具有良好的綜合農(nóng)藝性狀,但其所攜帶的抗葉銹基因尚不清楚,需要進(jìn)一步試驗(yàn)以確定其所含有小麥抗葉銹病基因。本研究利用基因推導(dǎo)、抗病性遺傳分析以及分子標(biāo)記技術(shù)對(duì)天95HF2和SW8588的抗葉銹基因進(jìn)行鑒定。主要取得以下成果:
　　 1.用葉銹菌THTT對(duì)抗病親本周8425B、感病親本中國(guó)春及其雜交后代2086株F2單株進(jìn)行抗性鑒定與統(tǒng)計(jì)分析,結(jié)果表明,周84

4、25B對(duì)THTI的抗性由單個(gè)顯性基因控制;用70對(duì)EST引物對(duì)兩親本及抗感池進(jìn)行篩選,發(fā)現(xiàn)3個(gè)EST標(biāo)記BF474863、BE497107和CD373538同LrZH84緊密連鎖,遺傳距離為0.7cM到1.7cM,在LrZH84兩側(cè)最近的兩個(gè)EST標(biāo)記為BE497107-1B和BF474863-1B,遺傳距離分別為0.7cM和0.7cM。
　　 2.根據(jù)EST標(biāo)記BF474863的PCR擴(kuò)增片段序列設(shè)計(jì)了一個(gè)STS標(biāo)記Hbsf-

5、1。它在抗病親本以及抗池中都擴(kuò)增出了預(yù)期的1006 bp的特異條帶,且DNA比對(duì)顯示Hbsf-1擴(kuò)增出的PCR產(chǎn)物序列與相應(yīng)的EST標(biāo)記BF474863的擴(kuò)增產(chǎn)物一致。用Hbsf-1分析F2群體所得結(jié)果也與相應(yīng)的EST標(biāo)記BF474863的結(jié)果一致,與LrZH84的遺傳距離為0.7cM。
　　 3.用STS標(biāo)記Hbsf-1檢測(cè)帶有不同已知抗病基因的40個(gè)NIL,僅在RL6078(Lr26)中檢查到了1006 bp的特異條帶,由于

6、Lr26和LrZH84都出現(xiàn)在周8425B中且距離很近,因此該STS標(biāo)記也可以檢查這些品系中的Lr26;用STS標(biāo)記Hbsf-1檢測(cè)38個(gè)來(lái)源于周8425B的品系,在31個(gè)抗病品系中發(fā)現(xiàn)該標(biāo)記,在6個(gè)感病品系中沒(méi)有該標(biāo)記,抗病品系濮96105中沒(méi)有擴(kuò)增出LrZH84的特異性條帶,說(shuō)明該品系可能攜帶有不同的抗THTT的基因或者它是一個(gè)重組體。這些結(jié)果表明,STS標(biāo)記Hbsf-1可有效的檢測(cè)來(lái)源于周8425B衍生品系中的LrZH84。

7、>　　 4.用葉銹菌小種PHTS接種606株周8425B和RL6147(Lr44)雜交所得的F2單株以及兩個(gè)親本以檢測(cè)LrZH84和Lr44的等位性。結(jié)果顯示,RL6147(Lr44)和周8425B表現(xiàn)抗病(IT1 or2),F2群體中605株表現(xiàn)抗病(IT0-2),1株表現(xiàn)感病(IT4),可知LrZH84和Lr44遺傳距離很近,估算為8.19±2.4 eM。
　　 5.用葉銹菌小種THTT接種837株西農(nóng)1163-4和周84

8、25B雜交得到的F2單株以及838株貴州98-18和周8425B雜交得到的F2單株,全部表現(xiàn)抗病(IT O;-1),這兩個(gè)基因同LrZH84的最大重組率為0.0036(p=0.05),表明LrXi、LrG98同LrZH84很可能為等位基因或緊密連鎖基因。
　　 6.用葉銹菌小種THTT接種145株周麥11和中國(guó)春雜交得到的F2單株,結(jié)果顯示周麥11中有2個(gè)顯性抗病基因。用2個(gè)同LrZH84緊密連鎖的標(biāo)記gwm582和ω-seca

9、lin/Glu-B3檢測(cè)8個(gè)感病單株,全部為中國(guó)春的帶型,表明周麥11中其中一個(gè)抗病基因是LrZH84。在另一個(gè)苗期試驗(yàn)中,用葉銹菌小種FHTT接種周8425B以及285株周麥11和中國(guó)春雜交得到的F2單株,F2群體表現(xiàn)單基因分離比例。用2個(gè)同LrZH84緊密連鎖的標(biāo)記gwm582和ω-seealin/Glu-B3檢測(cè)全部F2單株,結(jié)果表明該抗病基因同LrZH84位置不同,由此可知LrZH84對(duì)小種FHTT感病,周麥11中還攜帶一個(gè)未知

10、抗葉銹病基因。
　　 7.用葉銹菌小種FHTT接種西農(nóng)1163-4和Thatcher雜交得到的232株F2單株,表現(xiàn)為單基因分離比例,用2個(gè)同LrZH84緊密連鎖的標(biāo)記gwm582和ω-seealin/Glu-B3檢測(cè)全部F2單株,結(jié)果表明該基因同標(biāo)記連鎖并可能為L(zhǎng)rXi,這些結(jié)果表明LrXi明顯不同于LrZH84。
　　 8.天95HF2苗期對(duì)16個(gè)中國(guó)葉銹菌生理小種表現(xiàn)高抗或中抗,其抗譜不同于任何一個(gè)已知的抗葉銹基因

11、的抗譜。分子標(biāo)記檢測(cè)表明,天95HF2攜帶1BL·1RS易位系可能含有抗葉銹基因Lr28;在苗期接菌實(shí)驗(yàn)中分別用小種FHTT和PHTS接種天95HF2與鄭州5389雜交獲得的F2代群體,經(jīng)鑒定后發(fā)現(xiàn)群體分別呈現(xiàn)3:1和15:1的分離比例,近一步用SSR和STS分子標(biāo)記進(jìn)行鑒定可知,天95HF2中還含有抗葉銹基因Lr1和LrZH84。
　　 9.用15個(gè)中國(guó)葉銹菌生理小種對(duì)小麥材料SW8588和30個(gè)已知抗葉銹病基因的近等基因系材

12、料進(jìn)行了苗期抗葉銹鑒定,結(jié)果顯示SW8588中不含有Lr1,抗性可能由其他未知抗病基因提供:用小種FHTT接種SW8588和鄭州5389雜交獲得的后代群體進(jìn)行抗葉銹病鑒定,F2群體經(jīng)卡方測(cè)驗(yàn)抗感分離符合3:1的理論分離比例,表明SW8588對(duì)小種FHTT的抗病性由1個(gè)顯性基因控制,暫命名為L(zhǎng)rSW85,分子標(biāo)記檢測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)與Lr1共分離的STS標(biāo)記WR003在抗感親本及抗感池間均有多態(tài)性,用該標(biāo)記檢測(cè)F2群體,結(jié)果顯示該標(biāo)記同抗病基因共