小偃麦渗入系抗白粉病基因分子定位及HMW-GS遗传分析

【摘要】：小麦白粉病是由Blumeria graminis f. sp. tritici (Bgt)引起的世界性病害,在我国各小麦主产区常年发生。迄今为止,国内外已在小麦基因组的47个基因座(Pm1～Pm52、 Pm18=Pm1c、Pm22=Pm1e、Pm23=Pm4c、Pm31=Pm21)鉴定出67个正式命名的抗白粉病基因。一些抗病基因已成功应用到小麦育种和生产中,但随着抗病品种的大面积种植,大多数抗病品种开始丧失抗性。因此,持续发掘和利用小麦抗白粉病新基因显得尤为重要。中间偃麦草(Thinopyrum intermedium,2n=42, JJJsJsStSt)是利用最成功的多年生小麦野生近缘植物,蕴含着大量丰富的优良基因,对小麦条锈病、白粉病等病害表现为免疫或高抗。为了利用它里面的优良基因,我所在的课题组经过多年的努力,以来自中间偃麦草的八倍体小偃麦为抗性来源,通过杂交和回交培育出了CH03W006、CH7124等抗病小麦新品系。本研究主要通过遗传分析、基因组原位杂交及分子标记定位,对小麦新品系CH7124进行了抗病基因的染色体定位；同时根据禾本科作物之间存在的共线性关系,利用比较基因组学开发新型分子标记,对Pm43基因进行基因区域饱和图谱的构建；同时对140份小偃麦衍生品系的高分子量麦谷蛋白亚基进行遗传分析,获得如下结果：(1)小麦新品系CH7124衍生于八倍体小偃麦‘TAI8335’。在苗期对白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2表现为免疫或高抗,抗病表现与TAI8335及其野生亲本中间偃麦草相似。基因组原位杂交未检测到CH7124含有外源染色体信号。利用CH7124与感病亲本SY95-71和绵阳11的杂交群体接种鉴定和遗传分析证实,CH7124成株期对E09的抗性由1对显性核基因控制,暂命名为PmCH7124。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA)和SSR标记相结合,筛选到5对SSR标记(Xgwm47, Xgwm120, Xwmc332, Xgwm501, and Xbarc101)与抗性基因连锁,与两翼邻近SSR标记Xgwm501和Xbarc101的遗传距离分别为1.7cM和4.5cM,并将PmCH7124及其连锁标记定位在小麦2B染色体长臂上。通过分析2BL上其他抗白粉病基因的抗性来源、抗谱、物理图谱位置以及连锁标记在PmCH7124作图群体中的多态性,认为PmCH7124不同于2BL上已知的抗白粉病基因Pm6、Pm33、 Pm51、Pm52、PmJM22、MlZec1和MlAB10。(2)在前期研究的基础上对Pm43基因进行了精细比较遗传定位研究,开发出3对EST-PCR标记,与短柄草第5号染色体和水稻第4号染色体建立了微共线性关系,为Pm43基因的图位克隆奠定了基础。(3)为了了解小偃麦渗入系后代分离群体中高分子量麦谷蛋白的遗传规律,采用SDS-PAGE法分析了小偃麦渗入系F2分离群体中140个单株的HMW-GS组成和遗传多样性。结果表明,2个亲本Glu-1位点不同亚基间不存在连锁关系；F2分离群体中HMW-GS遗传变异丰富,共出现19种HMW-GS组合类型,在Glu-Al,Glu-B1, Glu-Dl位点上分别检测到3,10,4种不同的亚基类型,3个位点分别含有2*,7+8/13+16/17+18,5+10/5+12等丰富的优质亚基；聚类分析结果表明,F2分离群体与父本CH03W006聚为一类的HMW-GS类型最多,表明通过远缘杂交创造的新材料遗传基础丰富,且其后代群体HMW-GS的遗传存在偏父现象(Patroclinal Inherita-nce)。