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《中国农业大学》 2014年
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小麦抗纹枯病QTL分析

陈江  
【摘要】:小麦(Triticum aestivum L.)在粮食安全问题中占有重要地位。小麦纹枯病在世界很多地区均有加重趋势,尤其是在我国,已被农业部全国农业技术推广服务中心列入“重大”病虫害名单中,其流行面积可与条锈病和赤霉病相提并论,我国小麦纹枯病主要由土壤习居性真菌禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)引起。生产上种植的小麦品种均感染纹枯病,没有免疫品种,有的品种则感病程度明显较轻而具有一定程度的数量抗病性。种植抗病品种可以减少杀菌剂的使用、降低生产成本、减轻环境污染。利用纹枯病抗性的途径之一是从小麦种内筛选数量抗病资源及发现抗病数量性状位点(quantitative trait locus, QTL),国内期刊上其他研究人员有6篇文章报道了小麦抗纹枯病QTL。至2014年3月,国际期刊上对小麦抗纹枯病QTL研究的报道只有一例,由本文作者于2013年发表在Theoretical and Applied Genetics上。 本研究中首先测定了在山东和陕西2省小麦纹枯病重病区收集的47个小麦推广品种的抗病程度和采集的55个纹枯菌菌株致病力。结果表明,纹枯菌株中的大部分是R. cerealis,多数菌株表现为中等或低等致病力;小麦品种中的多数均严重感染纹枯病,只有6个可能具有中等程度抗病性,与这些推广品种同一批试验中的小麦品种(系)Luke和AQ24788-83(简称AQ)的病情最低。 本实验室之前构建了Luke×AQ组合的1589个F8重组自交系(RIL),本文作者从中随机抽取了241个RIL用于纹枯病抗性QTL分析。在温室和田间2种条件下,采用人工接种和自然发病2种方法,共进行了5次试验,测定了这些RIL的病情表现型。与本实验室其他成员合作用这241个RIL构建了含有605个SSR和EST-SSR标记位点的染色体连锁图,是目前国内外报道的含SSR位点数目最多的小麦染色体连锁图。基于这些基因型和表现型数据,发现了11个抗纹枯病QTL,其中7个在5次试验中均稳定地表现抗病作用,根据国际上的通用规则,命名为Qse.cau-1AS, Qse.cau-2BS, Qse.cau-3BS, Qse.cau-4AL, Qse.cau-5DL, Qse.cau-6BL和Qse.cau-7BL,这7个中的4个无疑问是新的抗纹枯病QTL,另外3个也可能是新的QTL。这7个中的6个与小麦株高和抽穗期无关,应属于“抗病”而非“避病”。 从Luke×AQ的1589个RIL中随机抽取898个,对其纹枯病病情表现型进行了试验,包括在田间条件下人工接种高致病力菌株和自然发病共4次试验,又对其中的3%极端抗和3%极端感病的共54个RIL在温室条件下人工接菌进行了2次试验,这些试验表明抗/感病性状能够在不同环境/条件下稳定遗传及出现了明显的抗/感病超亲遗传。测定了这898个RIL在7个QTL位点的基因型,分析了其中6个QTL的累加效果,共有64种(26=64)基因组合,从898个RIL中选择出来17个含有所有6个抗纹枯病QTL抗性等位基因(RRRRRR)的RIL,其它63种基因型的病情值显著地高于或不显著地低于RRRRRR的病情。通过QTL累加分析发现,Luke中可能含有尚未被鉴定出来的抗纹枯病QTL, AQ中可能含有抑制抗病QTL表达的因子。又根据用AUDPC度量的病情表现型选择了17个最抗病的RIL,结果表明根据基因型的选择结果与根据表现型的选择结果两者之间高度一致,田间试验结果与温室试验结果两者之间也高度一致。随着QTL数目的累加,AUDPC值逐渐下降。结论是:累加QTL是改良小麦抗纹枯病的一条有效途径。
【学位授予单位】:中国农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2014
【分类号】:S435.121.4

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