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《西北农林科技大学》 2009年
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小麦抗条锈病和白粉病基因的分子标记

殷贵鸿  
【摘要】:小麦条锈病和白粉病分别是由小麦条锈菌(Puccinia striiformis f. sp. tritici)和白粉菌(Blumeria graminis f.sp. tritici)引起的重要病害,严重影响生产发展。选育和合理利用抗病品种是防治小麦条锈病和白粉病最为经济、简单、安全、有效的措施。自从条锈菌优势小种条中32和白粉菌强毒力小种E20出现以后,国内大部分品种都已丧失了抗性。因此,挖掘不同类型的抗病基因,加大开发和应用分子标记,通过分子标记辅助选择,提高抗病育种效率,加快育种进程,对于抗条锈病和抗白粉病小麦品种的选育至关重要。 本研究主要分为两部分,一是利用RGAP标记技术筛选与小麦抗条锈病基因YrZH84紧密连锁的分子标记,并对其有效性进行验证;二是对黄淮麦区大面积推广的小麦新品种济麦22所携带的抗白粉病基因进行遗传分析和分子标记定位,为品种的合理利用和分子标记辅助育种提供理论依据。主要结果如下: 1、利用1711对RGA(Resistance gene analog, RGA,抗病基因同源序列)引物组合对黄淮麦区骨干亲本周8425B与中国春杂交F2代522个单株进行抗病鉴定和分子标记分析,其中清晰、稳定可重复的引物对有40个。用这40对引物组合检测60个抗病株(IT =2)和60个感病株(IT =4),表明交换率在1%以下的有1对,该标记命名为Xrga-1,用于检测整个F2群体。结果表明,Xrga-1与YrZH84紧密连锁,遗传距离0.8 cM。经挖胶回收,克隆测序,其RGA片段长度为343 bp。BLAST分析表明,该RGA序列与已克隆的大麦抗秆锈病基因Rpg1核苷酸序列同源性为93%,与大麦抗白粉病基因Mla家族的核苷酸序列同源性为92%。这些研究结果对小麦抗条锈病分子标记辅助育种和YrZH84基因克隆有重要作用。 2、用与小麦抗条锈病基因YrZH84两侧紧密连锁的RGAP标记Xrga-1(0.8 cM)和SSR标记Xcfa2040-7B(1.4 cM)检测周8425B的48个衍生品种和黄淮麦区的9个主推品种,结果显示,在周麦11、周麦17、周麦20、周麦22、矮抗58、04中36、源育3号、05中37、宛抗18、豫展10号等10个品种中,YrZH84两侧标记都存在,系谱分析发现它们都是周8425B的衍生后代,结合田间抗病性鉴定结果,确定它们携带YrZH84基因。而其他38个周8425B的衍生品种表现感病,且没有检测到两侧标记的特异性片段(343、238bp),说明YrZH84基因在这些品种选育过程中已丢失。建立了小麦抗条锈病新基因YrZH84分子检测体系,可用于抗条锈病的分子标记辅助育种,聚合多个抗病基因,提高品种的持久抗性。 3、用白粉菌强毒力小种E20对济麦22与感病亲本中国春杂交群体的228个F2抗、感分离单株和99个F2;3家系进行苗期接种鉴定,分析表明,济麦22携带1个显性抗白粉病基因,暂命名为PmJM22,系谱分析和亲本接种鉴定表明,该抗性基因可能来源于英国的普通小麦TJB259/87。运用SSR和EST标记技术及分离群体分组分析法(BSA),将其定位在2BL染色体上,与距其最近的SSR标记Xwmc149-2B和EST标记CD490485-2B的遗传距离分别为7.7 cM和18.7 cM。分析2BL上其它抗白粉病基因的来源、染色体位置和抗性反应,表明PmJM22与Pm6、Pm26、Pm33和MlZec1都不相同,很可能是一个新的抗白粉病基因。为小麦抗白粉病育种提供了抗病基因。 4、用白粉菌强毒力小种E20接种鉴定2008-2009年度黄淮麦区预备试验的79份小麦新品种、2份对照品种以及黄淮麦区7个主推品种。结果表明,在79份小麦新品种中,对E20表现抗病的新品种有4个,占5.1%,其中豫农209、远594、金禾9123表现高抗,洛麦27表现中抗;对E20表现感病的品种75个,占94.9%,包括表现中感的为涡02197等22个品种,表现高感的洛麦22等53个品种。2份对照品种周麦18、偃展4110均为中感。生产上主推品种对E20表现高抗的有周麦22、济麦22、矮抗58,表现中感的为邯6172,表现高感的为新麦18、济麦19和石4185。系谱分析表明,黄淮麦区新育成品种的亲缘关系较近,遗传基础狭窄,抗病基因单一,是导致这些品种白粉病抗性差的主要原因。
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