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《四川农业大学》 2008年
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小麦抗条锈病遗传资源评价及抗性新基因发掘

蒲宗君  
【摘要】: 由条锈菌(Puccinia striiformis West.f.sp.Tritici)引起的小麦条锈病是世界性小麦病害。条锈病是我国小麦生产中最严重、最广泛的病害,每年均会发生大面积的危害。从目前小麦生产和育种的情况来看,虽然抗病品种或抗性材料数量多,但抗性基因单一化并未根本改变。因此,了解现有品种(系)和育种材料的抗性状况和基因分布,挖掘新的抗病基因具有重要的意义。本研究从抗性评价、抗性基因遗传分析及其分子标记等三个方面对小麦抗条锈病基因资源进行研究。主要结果如下: 1.鉴定、筛选了一批小麦抗条锈病资源。利用条锈菌优势小种CYR31、CYR32和混合小种对从国内外征集的106份普通小麦品系进行了苗期抗性鉴定。结果表明,NIL-2和NIL-7等20份品系对3类生理小种均表现高度抗病;Houtman和17IBWS17等26份品系表现中度抗病;17IBWSN53和17IBWSN31等33份表现中度感病;Lowan和Wilgoyre等27份表现高度感病。所鉴定出的抗源大多数来自国外,这为四川小麦抗条锈病育种奠定了较为丰富的基因资源。从本研究中同时还发现,3类小种的毒性大小表现为:混合小种>CYR32>CYR31。 2.首次在四川盆地对小麦慢条锈性进行了初步研究。利用条锈菌混合小种对51份小麦品系在四川盆地的慢条锈性进行了评价。通过不同生育阶段的抗病性表现,将参试品系划分为5种类型:G1-高度抗锈类型(严重度10%以下),G2、G3属慢锈类型(严重度10-40%),G4-高度感锈类型(严重度50%以上)和G5-高温抗病类型。在分期播种条件下,对条锈菌侵染敏感程度表现为:G1和G4类型的抗感表现与播期无关,而G2和G3类型中的部分品系和G5类型的抗感反应与播期密切相关。初步筛选出ICARDA-53和0R7207等14份品系具有慢条锈性:Giles和Kauzs等6份品系具高温抗条锈性。最终严重度可用于慢条锈性鉴定及育种参考的简单指标。 3.分析了2份来自叙利亚和2份来自CIMMYT小麦材料对条锈病的抗性遗传。利用条锈菌优势小种CYR3l和CYR32对源于叙利亚小麦ICA31和ICA70分别与川麦28杂交的F_1、F_2和BC_1群体进行抗性遗传分析。结果表明,ICA31对CYR31和CYR32小种的抗条锈性均表现为由1对显性纯合基因控制;ICA70对CYR31小种的抗条锈性表现为由1对显性基因和1对隐性基因互补作用控制,而对CYR32小种的抗条锈性表现为由1对隐性基因控制;用CYR32小种对来自CIMMYT的两份小麦CI-66和CI-9与川麦28杂交后代的F_1、F_2和BC_1群体进行遗传分析,CI-66的抗条锈性由1对显性纯合基因控制:而CI-9的抗条锈性则由1对隐性基因控制。为抗性基因的合理利用提供了重要的遗传信息。 4.发现了一个新的抗条锈基因YrP81并利用分子标记定位于2BS。利用条锈菌优势小种CYR32,对小麦品系P81和川麦28杂交后代F_1、F_2群体进行抗性鉴定,基因等位性测定,并用SSR和RGAP对F_2群体进行了抗条锈基因的分子标记。结果表明,P81携带一个对CYR32表现免疫的显性抗病基因;等位性测定结果表明该基因不同于Yr5、Yr10、Yr15和Yr26,暂定名YrP81。筛选到Xgwm429_(251bp)、WMC25_(230/170bp)、WMC770_(180bp)和Xgwm148_(260bp)等4个SSR标记与抗条锈基因YrP81紧密连锁,遗传距离分别为2.3cM、19.7cM、3.5cM和5.0cM。这4个SSR标记引物均位于2BS上,因而YrP81位于2BS上。从586对简并RGAP引物中筛选到2个标记RGAl_(250bp)(NLRR/XLRR)和RGA2_(235bp)(Pto kin4/NLRR-INV2)与YrP81连锁,遗传距离分别为3.5cM和5.2cM。抗性基因与标记之间的连锁关系为:-WMC25-RGA2-RGA1-Xgwm429-YrP81-WMC770-Xgwm148-着丝点-。根据抗性鉴定、系谱来源和分子诊断的结果,表明YrP81不同于目前已定位在2BS上的Yr27、Yr31和YrCN19,YrP81是一个新的抗条锈病基因。 5.发现了一个新的抗条锈基因YrICA56并利用分子标记定位于2DS。源自叙利亚小麦品系ICA56对小麦条锈菌优势生理小种CYR30、CYR31、CYR32均表现免疫反应。利用CYR32对川麦28/ICA56的正交、反交F_1代以及F_2代分离群体进行抗病鉴定,结果表明ICA56的抗条锈性受单显性核基因控制。基因等位性测定表明,ICA56中所含抗性基因不同于Yr5、Yr10、Yr15和Yr26,暂将该基因定名为YrICA56。利用SSR标记对YrICA56基因进行了定位与作图,结果发现5个SSR标记Xgwm296_(242bp)、Xgwm210_(287bp)、Xgwm261_(190bp)、WMC503_(310bp)和WMC112_(220bp)与YrICA56基因连锁,遗传距离分别为7.0cM、14.1cM、10.4cM、16.6cM和4.5cM。YrICA56基因与分子标记之间的连锁关系为:-WMC503-Xgwm261-Xgwm296-YrICA56-WMC112-Xgwm210-着丝点-,并将YrICA56定位在2D短臂上。通过YrICA56与已定位在2DS上的抗条锈基因Yr16和YrKat进行比较,Yr16为成株期抗性,YrKat属温敏抗性,而YrICA56在苗期和成株期对条锈病均表现免疫反应,且其抗性的表达不受环境温度的影响,由此推测,YrICA56是一个抗条锈病新基因。
【学位授予单位】:四川农业大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2008
【分类号】:S512.103

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