分子标记技术在小麦抗白粉病育种及指纹图谱分析中的应用研究

【摘要】： 分子标记技术是80年代中期以来随着分子生物学理论与技术的飞速发展建 立起来的以遗传物质DNA为基础的新型的遗传标记体系，虽然其产生只有十 几年时间，但已广泛应用于遗传育种领域，如构建分子遗传图谱、进行基因标 记和基因克隆，重要农艺性状的标记辅助选择，物种亲缘关系及进化研究等。 本研究利用分子标记技术（如RFLP、RAPD、SCAR、ISSR等）开展了有关小 麦抗白粉病育种及小麦种内指纹图谱分析等以下4方面的研究。 Ⅰ．与小麦白粉病抗性基因Pm6紧密连锁的RAPD标记的筛选 携小麦白粉病抗性基因Pm6的小麦—提莫菲维小麦渐渗系IGVI-463含有 较小片段的提莫菲维渗入成分，可看成其轮回亲本Prins（不含任何白粉病抗性 基因）的近等基因系，用700个随机引物在这对近等基因系间进行RAPD多态 性分析，发现引物OPV20可在IGVI-463中产生大小为2kb的稳定的多态片段， 将其定名为OPV20_(2000)。用引物OPV20在其它10个携Pm6的小麦—提莫菲维 小麦渐渗系和提莫菲维小麦以及感病对照Prins中进行多次PCR扩增，发现 OPV20_(2000)可稳定出现在供体亲本提莫菲维小麦和各渐渗系中，而感病对照始终 缺少此DNA带。用引物OPV20在IGVI-463×Prins F_2作图群体中进行RAPD 分析，计算出标记OPV20_(2000)与Pm6基因间的遗传距离为3.O±2.2cM。用该引 物在其它携Pm6的不同遗传背景的小麦品种或品系中进行分析，结果表明该 RAPD标记可有效跟踪Pm6基因的有无，为Pm6的标记辅助选择及其克隆奠 定了基础。 Ⅱ．RAPD和SCAR标记在选择小麦抗白粉病基因Pm21中的应用及其稳定性分析 南京农业大学细胞遗传研究所培育的小麦—簇毛麦6VS/6AL易位系携有目 前我国乃至世界上最有效的小麦抗白粉病基因Pm21。为了在小麦抗白粉病育 种中充分地利用这一抗病基因资源，近年来本所致力于将Pm21回交转育到优 良农艺亲本中去。为了提高选择效率，我们对 PmZI的 RAPD标记 OPH；。 及山其转化来的SCAR标记在辅助选择PmZI中的稳定性及其应用价值进行了 分析研究，经多次PCR分析表明PmZI的SCAR标记比其MPD标记稳定性 和重复性较高，使用起来比较方便，而nPD．PCR对应条件敏感，需较高的PCR 技术，尽管如此，不同研究者的结果表明OPH17仍不失为Pm21较为稳定的标 记。山KAPD标记转化而来的SCAR标记是一种简便、快捷、值得推广应用于 分子标记辅助选择的理想的分子标记。 Ill．小麦白粉病抗性基因的分子标记辅助选择及抗性吕因的聚合 本研究采用了在早代进行抗性鉴定，淘汰感病株，保留抗病株继续种植、 较晚世代吓。代）进行抗性鉴定结合分子标记辅助选择的策略，提高了选到聚 合抗性植株的效率。利用与PmZ、Pm4a、Pms、PmZI紧密连锁或共分离的RFLP 标记和 PCR标记（SCAR标记）对含有这些基因的优良品系间配制的杂交组的 F。代进行了分子标记辅助育种选择，并结合抗性鉴定，筛选到14株Pm4a＋PmZI 的植株；16株 PmZ－Pm4a的植株，6株 Pm＆，rn’21的植株，应该引起注意的是， PmZ＋Pm4a对混合白粉病菌的抗性达到高抗至免疫水平，而PmZ和Pm4a单独 存在时则抗性较差，表明聚合抗病基因植株的抗谱拓宽了，这为培育具有持久 抗性的品系或品种提供了新的思路，它在实践和理论研究上都将具有重要意 义。 IV．ISSR标记在小麦揩纹困谱构建和运传多样性分析中的应用研究初棵 对ISSR标记在小麦种内指纹图谱构建和亲缘关系研究中的应用进行了初 步探讨和应用评价。研究中采用了三套有代表性的小麦材料：一套是遗传背景 非常相近的含Pm6的一系列小麦一提莫菲维小麦渐渗系；第二套是同一杂交组 合产生的含有黑麦 IRS、呈不同易位类型的冬小麦矮盂牛 IIVll型系列种质，其 遗传基础亦较为接近：第三套是一些来自不同国家和地区的小麦地方品种，遗 传基础可能较为丰富。研究中使用了77个ISSR引物，发现三核昔酸或四核昔 二 酸的引物如（GAAL、（GATL、（AGAT＊、（ACAT人等，在小麦中扩增谱带很少 或无扩增，而二核苦酸重复的引物扩增谱带较多，发现其中（AG佃、（AC加、（TG切 类引物扩增谱带最多，多态水平也较高。引物（AG）gTA可在携Pm6的各渐渗系 及其亲本中扩增出各不相同的谱带，而用RAPD分析无法获得这一结果；引物 汀G）0T可在矮盂牛系列种质及其亲本间扩增出各不相同的DNA谱带，将这 些种质区别厂来；引物（AC）ST、（AC。TG、（TG。GT和K 儿 可在小麦地方品 种中扩增出丰富而各异的DNA ＄带，而用MPD方法也无法获得类似结果。 研究结果表明，ISSR标记是一种简便、快捷、可有效用于遗传基础十分狭窄的 小麦种内指纹图谱分析和亲缘关系研究的有前途的分子标记体系，值得做更深 一步的研究和探讨。