小麦条锈病成株抗性QTL定位和分子标记检测
【摘要】：小麦条锈病是由条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)引起的真菌病害,是我国小麦的重要病害,在西南西北地区尤为严重。成株抗性的利用有助于培育持久抗性品种,发掘新的成株抗性基因、了解已知成株抗性基因Yr18在我国小麦品种中的分布对培育持久抗锈品种有重要意义。本研究包括三个方面内容：(1)利用单粒传法构建了川麦32/川育12、川育16/川育12和川麦32/川育16三个组合的140个重组自交系(recombinant inbred line, RIL)群体,用3年2点共6个环境的成株期条锈病最大严重度资料,用SSR标记对RIL群体进行抗性基因分子标记作图,用复合区间作图法或完备区间作图法进行QTL定位；(2)用Yr18的功能标记检测我国150份地方品种、47份育成品种和273份CIMMYT引进材料,了解Yr18基因的分布,初步分析Yr18与品种抗性表现的关系；(3)对4份含有Yr18位点抗病等位基因而田间高感条锈病的地方品种进行Yr18位点的序列分析,明确这些材料的Yr18基因序列是否存在变异。
本研究的主要结论如下：
(1)在川麦32/川育12群体中有2个QTL控制条锈病成株抗性,位于3B染色体上,分别命名为QYr.caas-3BL和QYr.caas-3BS,在不同环境下可共同解释条锈病成株抗性表型变异的6.6-20.1%. QYr.caas-3BL来自抗性亲本川麦32,效应较大,可在5个环境中被稳定检测到；QYr.caas-3BS来自感病亲本川育12,效应较小,仅在1个环境中检测到。QYr.caas-3BL和QYr.caas-3BS与3B上的其它4个抗条锈主效基因和4个QTL位置不同,可能是2个新的条锈病成株抗性QTL。
(2)在川育16中有3个QTL控制条锈病成株抗性,分别定位于1B和2A染色体上,命名为QYr. caas-1BL.1、QYr. caas-1BL.2和QYr.caas-2AS,在不同环境下分别解释川育16/川育12群体条锈病成株抗性表型变异的4.3-14.7%、4.6-5.3%和14.7-38.6%；同时在川育16/川育12群体中发现了QYr.caas-1BL.2和QYr.caas-2AS间的上位性QTL,可以解释该群体4.1-6.0%的表型变异。这3个QTL的加性效应和上位性效应是控制川育16条锈病成株抗性的遗传基础,其中QYr.caas-2AS的位置与Yr17相同,是川育16中的主效成株抗性QTL,在川麦32/川育16验证群体中也发现了这个QTL,可解释川麦32/川育16群体的23.2-73.0%的表型变异QYr.caas-1BL.1和QYr.caas-1BL.2是川育16中微效的成株抗性QTL。QYr.caas-1BL.2的位置虽然与Yr29相同,但效应却明显不同；QYr.caas-1BL.1与已定位在1B染色体上的其它抗条锈基因/QTL的位置和效应均不同,可能是1个新的条锈病成株抗性QTL。
(3)利用Yr18/Lr34/Pm38位点紧密连锁的分子标记csLV34及6个功能标记cssfrl-cssfr6,检测我国150份小麦地方品种和47份育成品种,于2009年、2010年在成都进行田间条锈病抗性鉴定。在150份地方品种中,119份含有抗性等位基因,但其中37份成株期高感条锈病,用根据已知变异材料Jagger在该位点的序列差异开发的功能标记cssfr7检测这些材料,发现它们均不是Jagger变异类型；去掉这37份高感条锈病的材料,三类品种的条锈病平均严重度的变幅和平均值符合抗性等位基因类型杂合基因类型感病等位基因类型。47份育成品种中,5份为抗性等位基因类型,42份是感病等位基因类型；抗性等位基因类型品种的条锈病平均严重度的变幅和平均值均低于感病等位基因类型品种。
(4)利用标记csLV34和5个功能标记cssfr1-cssfr5检测273份CIMMYT材料,于2009年在成都进行田间条锈病鉴定,在北京进行田间白粉病鉴定,同时结合这些材料在CIMMYT条锈病和叶锈病的田间鉴定结果。结果表明：在273份CIMMYT材料中,43份携带Yrl8/Lr34/Pm38位点的抗性等位基因,可用于小麦抗病育种；功能标记cssfr1-cssfr5可准确鉴定CIMMYT材料Yrl8/Lr34/Pm38位点的等位变异类型；cssfr3、cssfr4和cssfr5适合于这些CIMMYT小麦材料杂交后代的分子标记辅助选择。
(5)根据上述分子标记检测结果,选择4份携带Yrl8/Lr34/Pm38位点抗病等位基因而田间高感条锈病的地方品种,进行Yrl8/Lr34/Pmm38位点编码区和启动子区的序列分析。设计12对引物覆盖Yrl8/Lr34/Pm38位点编码区,7对引物覆盖Yr18/Lr34/Pmm38位点启动子区,扩增该位点的编码区和启动子区,并进行测序分析。结果表明,这4份地方品种在Yrl8/Lr34/Pmm38位点编码区和启动子区序列与抗性等位基因序列没有差异,其感病性可能是由于抑制基因的作用所致。
【关键词】：普通小麦 条锈病 成株抗性 QTL定位 分子标记 【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：S435.121
【目录】：
- 摘要3-5
- Abstract5-11
- 第一章 绪论11-29
- 1 小麦抗条锈病基因研究进展11-23
- 1.1 已命名和暂定名的抗条锈病基因12-18
- 1.2 已定位的小麦条锈病成株抗性QTL18-20
- 1.3 与小麦抗条锈病基因/QTL连锁的分子标记20-22
- 1.4 已克隆的抗条锈病基因及开发的功能标记22-23
- 2 QTL作图23-27
- 2.1 用于QTL作图的群体24-25
- 2.2 QTL定位的方法25-27
- 2.3 QTL定位的统计软件和阈值27
- 3、本研究的意义27-29
- 第二章 条锈病成株抗性QTL定位29-50
- 1 试验材料与方法29-35
- 1.1 小麦品种29-30
- 1.2 作图群体构建30
- 1.3 田间条锈病抗性鉴定30-31
- 1.4 田间数据分析方法31
- 1.5 DNA提取及SSR分析方法31-34
- 1.6 BSA策略34
- 1.7 构建连锁图谱34
- 1.8 QTL分析34
- 1.9 验证QTL34-35
- 2 结果与分析35-45
- 2.1 川麦32/川育12群体抗锈性分析35-37
- 2.2 川麦32/川育12群体OTL定位37-38
- 2.3 川育16/川育12群体抗锈性分析38-40
- 2.4 川育16/川育12群体QTL定位40-42
- 2.5 川麦32/川育16群体抗锈性分析42
- 2.6 川麦32/川育16群体QTL验证42-45
- 3 讨论45-50
- 3.1 QYr.caas-1BL.1和QYr.caas-1BL.2与已定位在1B染色体上的Yr基因和QTL的比较45-46
- 3.2 QYr.caas-2AS与已定位在2AS染色体上的Yr基因和QTL的比较46-47
- 3.3 OYr.caas-3BS和OYr.caas-3BL与已定位在3B染色体上的Yr基因和QTL的比较47-48
- 3.4 OYr.caas-1BL.1、OYr.caas-1BL.2和OYr.caas-3BS在不同环境下的差异表现48-49
- 3.5 OTL在三群体中对APR遗传力的贡献49
- 3.6 未在川麦32/川育16群体中检测到OYr.caas-1BL.1和OYr.caas-1BL.2的原因49-50
- 第三章 Yr18/Lr34/Pm38位点的分子检测50-81
- 1 材料与方法50-55
- 1.1 小麦材料50-51
- 1.2 田间病害鉴定试验51
- 1.3 种子DNA提取方法51-52
- 1.4 Yr18/Lr34/Pm38位点的分子标记52-54
- 1.5 PCR产物纯化方法54-55
- 1.6 CAPS标记的酶切方法55
- 1.7 琼脂糖凝胶电泳、染色和多态性条带的读取55
- 2 结果与分析55-57
- 2.1 8个标记的电泳谱带55
- 2.2 地方品种中Yr18/Lr34/Pm38位点的分子检测与条锈病鉴定55-56
- 2.3 育成种中Yr18/Lr34/Pm38位点的分子检测与条锈病反应56
- 2.4 CIMMYT材料Yr18/Lr34/Pm38位点的分子检测与病害田间鉴定56-57
- 3 讨论57-81
- 3.1 几个标记间的关系57-60
- 3.2 地方品种中Yr18/Lr34/Pm38位点新变异类型的发现及可能的原因60
- 3.3 Yr18/Lr34/Pm38在育成种中的分布60
- 3.4 CIMMYT材料中可用于慢锈育种的材料60-62
- 3.5 Yr18/Lr34/Pm38位点在抗锈育种中的应用前景62-81
- 第四章 Yr18/Lr34/Pm38位点测序81-119
- 1 材料和方法81-87
- 1.1 小麦材料81-82
- 1.2 测序引物82-83
- 1.3 PCR方法83
- 1.4 琼脂糖电泳及扩增产物的切胶回收83-85
- 1.5 目的片段克隆及阳性克隆的检测85-87
- 1.6 克隆片段的序列测定87
- 1.7 所得克隆的DNA序列拼接及与原序列的比对87
- 2 结果与分析87-89
- 2.1 编码区序列分析结果87-88
- 2.2 启动子区序列分析结果88-89
- 3 讨论89-119
- 第五章 结论119-121
- 1 川麦32、川育16和川育12的条锈病成株抗性QTL定位119
- 2 部分地方品种、育成品种及CIMMYT材料Yr18/Lr34/Pm38位点的分子检测119-120
- 3 4 份小麦地方品种Yr18/Lr34/Pm38位点的测序120-121
- 参考文献121-134
- 致谢134-135
- 作者简历135
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|
| 1 |
邵映田,牛永春,朱立煌,翟文学,徐世昌,吴立人;小麦抗条锈病基因Yr10的AFLP标记[J];科学通报;2001年08期 |
| 2 |
林凤,徐世昌,张立军,苗青,翟强,李楠;小麦抗条锈病基因Yr2的SSR标记[J];麦类作物学报;2005年01期 |
| 3 |
辛志勇,R.Johnson,C.N.Law,A.J.Worland;冬小麦丰抗13抗条锈病基因的分析[J];作物学报;1984年04期 |
| 4 |
房体麟;程颖;李根桥;徐世昌;解超杰;尤明山;杨作民;孙其信;刘志勇;;小麦条锈病抗源S2199抗病基因分子标记及其与Yr5的关系[J];作物学报;2008年03期 |
| 5 |
杨文雄;杨芳萍;梁丹;何中虎;尚勋武;夏先春;;中国小麦育成品种和农家种中慢锈基因Lr34/Yr18的分子检测[J];作物学报;2008年07期 |
| 6 |
周兖晨,张相岐,王献平,吴立人,周文娟,张文俊,景建康;滨麦抗条锈病基因的染色体定位和分子标记[J];遗传学报;2001年09期 |
| 7 |
路端谊,袁文焕,李剑雁,李登科,于孝如;小麦品种资源抗条锈病的研究[J];中国农业科学;1980年01期 |
| 8 |
何家泌;小麦抗锈性遗传与抗锈育种[J];中国农业科学;1980年04期 |
| 9 |
万安民,牛永春,吴立人;我国22个小麦品种苗期温敏抗条锈性测定[J];中国农业科学;2000年02期 |
| 10 |
梁丹;杨芳萍;何中虎;姚大年;夏先春;;利用STS标记检测CIMMYT小麦品种(系)中Lr34/Yr18、Rht-B1b和Rht-D1b基因的分布[J];中国农业科学;2009年01期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
秦琳,李杉,崔凯荣,王亚馥,倪建福,周文麟;小麦抗锈变异体的RAPD分子验证[J];西北植物学报;1997年06期 |
| 2 |
王长有,吉万全,薛秀庄,王秋英;小麦-中间偃麦草异附加系条锈病抗性的研究[J];西北植物学报;1999年06期 |
| 3 |
吉万全,薛秀庄,王秋英,王长有,FEDAK George,PATROSKI Rene,刘广田;中间偃麦草的GISH分析[J];西北植物学报;2001年03期 |
| 4 |
王金平;王洪刚;赵瑾;刘海燕;西廷业;高居荣;;小滨麦易位系山农0096抗条锈基因的微卫星标记和染色体定位[J];分子植物育种;2008年03期 |
| 5 |
王晓丽;翁建峰;吕香玲;王振华;李新海;;玉米产量性状“一致性QTL”分析[J];分子植物育种;2011年05期 |
| 6 |
万江华;任明见;陈涛;徐如宏;;108份小麦种质抗条锈病基因的分子检测[J];贵州农业科学;2011年05期 |
| 7 |
牛永春,刘红彦,吴立人,徐世昌;小麦品种“Lee”中抗条锈病基因的 PAPD 标记[J];高技术通讯;1998年12期 |
| 8 |
张莹花,尚勋武,周祥椿,谢鸣,殷学贵,孙多鑫,阎秋洁;小麦慢条锈性特点的研究[J];甘肃农业大学学报;2005年04期 |
| 9 |
李勇;牛永春;;小麦抗条锈基因Yr6分子标记初步研究[J];华北农学报;2007年04期 |
| 10 |
陈永霞;张新全;马啸;谢文刚;;SSR标记与扁穗牛鞭草农艺性状关联分析[J];湖北农业科学;2011年07期 |
|
|
|
|
|
| 1 |
沙爱华,林兴华,黄俊斌,张端品;防卫基因PAL,LOX和PBZ1在水稻白叶枯病成株抗性中的作用(英文)[J];中国生物化学与分子生物学报;2005年02期 |
| 2 |
沙爱华,黄俊斌,张端品;逆转座子Tos17的激活与水稻白叶枯病成株抗性的关系[J];遗传;2005年02期 |
| 3 |
章琦,苗东华;水稻对白叶枯病的成株抗性[J];作物学报;1986年04期 |
| 4 |
沙爱华,黄俊斌,林兴华,张端品;水稻白叶枯病成株抗性与过氧化氢含量及几种酶活性变化的关系[J];植物病理学报;2004年04期 |
| 5 |
张晓波,王晓丽,赵爱莉,高敏,李楠,孙太石;大豆品种对SMV和大豆食心虫抗性研究[J];中国种业;1991年04期 |
| 6 |
章琦,施爱农,王春莲,阙更生,T.W.Mew;水稻白叶枯病(Xanthom onas campestris pv.oryzae)抗性遗传研究 Ⅲ.两个成株抗性基因X_a-6与X_a-3的等位性分析[J];作物学报;1991年03期 |
| 7 |
陈怡;大豆种质对SMV1号株系的抗性遗传[J];黑龙江农业科学;1999年01期 |
| 8 |
栾晓燕,陈怡,杜维广,张桂茹,满为群,谷秀芝,李晗炜,郭顺飞,焦平兰;不同抗性大豆品种感染SMV后过氧化物酶、多酚氧化酶、超氧化物歧化酶的变化分析[J];大豆科学;2001年03期 |
| 9 |
沙爱华;林兴华;黄俊斌;张端品;;水稻白叶枯病成株抗性相关基因的表达谱(英文)[J];分子植物育种;2006年04期 |
| 10 |
;新消息[J];麦类作物学报;1994年04期 |
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