小麥抗白粉病基因發(fā)掘、種質(zhì)創(chuàng)新及分子標(biāo)記定位.pdf

1、小麥白粉病(Blumeria graminis f.sp．trifici)是危害世界小麥生產(chǎn)的重要病害之一。實(shí)踐證明，選育和推廣抗病品種是預(yù)防白粉病危害、保證小麥穩(wěn)定增產(chǎn)最經(jīng)濟(jì)、安全、有效的手段。而抗白粉病基因的不斷發(fā)掘、種質(zhì)創(chuàng)新和有效利用是保證這種手段順利實(shí)施的基礎(chǔ)。本研究利用分子標(biāo)記輔助選擇和基因聚合技術(shù)，對(duì)現(xiàn)有抗性表現(xiàn)良好的抗白粉病基因Pm12、Pm21和Pm30進(jìn)行種質(zhì)創(chuàng)新，以提高它們?cè)谛←溈共∮N中的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。同時(shí)對(duì)來(lái)源于

2、野生二粒小麥的2個(gè)抗白粉病基因進(jìn)行分子標(biāo)記定位，旨在發(fā)掘新的抗白粉病基因，為小麥育種工作者提供新的抗源。主要研究結(jié)果如下： 1、以含有Pm12的雜交組合Line＃31/3<'*>晉207BC<,3>F<,2>代抗白粉病分離群體(共計(jì)305株)為材料，利用BSA法，從182對(duì)第六部分同源群SSR引物中篩選出了18個(gè)與Pm12抗病基因緊密連鎖的SSR標(biāo)記。利用中國(guó)春第六部分同源群染色體缺失系材料對(duì)連鎖標(biāo)記進(jìn)行了缺失系物理定位，同時(shí)應(yīng)

3、用MAPMAKER3.0軟件構(gòu)建了Pm12基因的SSR標(biāo)記連鎖圖譜。結(jié)果證實(shí)，Pm12基因位于易位染色體T6BS-6SS.6SL的6SS上，且介于標(biāo)記Xcau127和Xwmc105之間；發(fā)現(xiàn)攜帶Pm12基因的擬斯卑爾脫山羊草6S染色體與普通小麥6B染色體之間存在嚴(yán)重的重組抑制；根據(jù)分子標(biāo)記連鎖圖譜和物理圖譜定位結(jié)果，利用SSR標(biāo)記技術(shù)從Line＃31/3<'*>晉207BC<,3>F<,2>代305株的分離群體中檢測(cè)到28株重組個(gè)體，其

4、中1338-8重組體是含有Pm12基因的小片段易位材料。 2、利用小麥SSR標(biāo)記在其近緣種屬屬間和屬內(nèi)可轉(zhuǎn)移性，以含有Pm21的R149/8<'*>京411 BC<,8>F<,2>代抗白粉病分離群體(共計(jì)72株)為材料，從與Pm12基因連鎖的18個(gè)SSR標(biāo)記中篩選到了3個(gè)可以用來(lái)同時(shí)檢測(cè)．Pm12和Pm21這2個(gè)不同抗病基因的SSR標(biāo)記，分別是Xcau127、Xcfd13、Xcfd80。對(duì)引物CAU127在染色體6AS、6BS、

5、6DS、6SS和6VS上擴(kuò)增出的多態(tài)性DNA片段進(jìn)行序列比較發(fā)現(xiàn)，不同染色體上擴(kuò)增片段電泳結(jié)果的差異主要是由簡(jiǎn)單重復(fù)單位“CAG”重復(fù)次數(shù)和排列位置上的不同引起的。這三個(gè)分子標(biāo)記的建立使利用一個(gè)標(biāo)記同時(shí)檢測(cè)Pm12和Pm21兩個(gè)不同的抗白粉病基因成為可能，顯著提高了分子標(biāo)記輔助選擇和基因聚合的效率，為利用小麥染色體部分同源關(guān)系建立高效分子標(biāo)記技術(shù)體系開(kāi)拓了新思路。 3、利用與Pm21和Pm30緊密連鎖的SSR標(biāo)Xcau127和X

6、cfd81，對(duì)攜帶這2個(gè)基因的小麥近等基因系雜交F<,2>代抗病分離群體(共計(jì)99株)進(jìn)行分子檢測(cè)，獲得了4株含有Pm21+Pm30基因的雙純合子抗病株，實(shí)現(xiàn)了抗病基因種質(zhì)創(chuàng)新，進(jìn)一步證明借助分子標(biāo)記輔助選擇實(shí)現(xiàn)抗病基因聚合的高效性。 4、通過(guò)抗性鑒定和遺傳分析，發(fā)現(xiàn)野生二粒小麥材料“IW170”對(duì)白粉病的抗性由一個(gè)不完全顯性單基因控制，暫命名為MlIW170。通過(guò)BSA法和SSR標(biāo)記分析，構(gòu)建了該抗病基因的分子標(biāo)記連鎖圖譜，其

7、中包括10個(gè)SSR標(biāo)記和1個(gè)蠟質(zhì)表型標(biāo)記位點(diǎn)(NGWe)，位于MlIW170兩側(cè)且距離該基因最近的兩個(gè)標(biāo)記Xcfd238和Xwmc243與抗病基因之間的遺傳距離分別為5.8cM和5.9cM。SSR標(biāo)記的染色體缺失系物理定位結(jié)果表明，抗病基因MlIW170和蠟質(zhì)表型標(biāo)記位點(diǎn)NGWe均位于小麥2B染色體短臂末端的Bin2BS3-0.84-1.00上。通過(guò)與已知Pm基因的連鎖圖譜進(jìn)行比較分析，推測(cè)MIlW170很可能是一個(gè)新的抗白粉病基因。

8、 5、通過(guò)抗性鑒定和遺傳分析，發(fā)現(xiàn)野生二粒小麥材料“IW172”對(duì)白粉病的抗性由一個(gè)顯性單基因控制，暫命名為MEW172。通過(guò)BSA法和標(biāo)記分析，構(gòu)建了該抗病基因的分子標(biāo)記連鎖圖譜，其中包括4個(gè)SSR標(biāo)記、2個(gè)STS標(biāo)記和1個(gè)EST標(biāo)記，位子MlIW172兩側(cè)且距離該基因最近的兩個(gè)標(biāo)記Xest92和Xmag2185與抗病基因之間的遺傳距離分別為2.2cM和1.3cM。SSR標(biāo)記的染色體缺失系物理定位結(jié)果表明，抗病基因MlIW172