小麦种质92145E8抗白粉病基因的分子标记开发及其应用

【摘要】：由禾本科布氏白粉菌小麦专化型(Blumeria graminis(DC.)E.O.Speerf.Sp.Tritici)引起的小麦白粉病,是小麦生产上危害日趋严重的病害之一。小麦白粉病不仅造成严重的产量损失,同时大大降低小麦的品质(Johnson et al.,1979;Everts et al.,2001;Conner et al.,2003)。小麦白粉病通常多在雨量充沛的海洋性和半大陆性气候环境的小麦种植区流行,在我国多发生在西南高地、山东沿海等地区。但20世纪70年代以来,随着氮肥施用量的增加,灌溉水平的提高,以及小麦矮秆、半矮秆品种的广泛推广,白粉病的危害日趋严重。2015年,在河南、山东等麦区发病面积达8500万亩(姜玉英等,2015)。与化学防治方法相比,培育抗病品种是目前防治小麦白粉病最安全、有效、经济的方法。而不断挖掘并利用新的抗白粉病基因,对小麦抗病性遗传改良具有重要意义。本研究以小麦种质材料92145E8为母本、感病品种辉县红为父本,创制F1、F2分离群体、F2:3家系。在利用单一白粉菌生理小种抗病鉴定的基础上,结合分子标记技术,对92145E8携带的抗白粉病基因进行遗传分析,主要结果如下:(1)通过单一白粉菌生理小种E09对抗病亲本92145E8、感病亲本辉县红、F1、F2群体及F2:3家系进行抗病性鉴定。抗病亲本92145E8、F1均表现为免疫,F2代中抗病单株与感病单株经卡方检验,符合3:1的比例;F2:3家系中鉴定出的纯合抗病、杂合、纯合感病株系,经卡方检验符合1:2:1的比例。说明92145E8的抗性是由一对显性基因控制,将其暂时命名为Ml92145E8。(2)用分离集群法(BSA法)获得到8对表现多态性的标记,将抗病基因Ml92145E8初步定位到2A染色体长臂。其中,连锁较为紧密的三个标记分别是Xwmc181、Xgpw2046、Xgwm356,连锁距离分别为11.8cM、7.0cM和9.2cM。为了开发与其更加紧密连锁的分子标记,加密遗传图谱,利用已发表的小麦基因组序列IWGSC以及小麦近缘植物基因组序列开发新标记,将Ml92145E8定位于Xsdauk682和Xsdauk13两个标记之间,其遗传距离分别为2.8cM和0.8cM。(3)利用14个白粉菌生理小种对92145E8(Ml92145E8),兰考906(PmLK906),VPM1(Pm4b)进行分小种接种鉴定、抗谱分析及等位点测验,结果表明Ml92145E8是不同于Pm4b的新的抗白粉病基因。(4)分别以良星99和高抗1号作为母本,与92145E8配置杂交组合。通过对F2-F6后代材料抗病性鉴定、农艺性状选择和分子标记辅助选择(MAS),最终得到5个农艺性状优良并且抗白粉病的稳定株系。其中,良星99×92145E8的后代,获得2个纯合株系,分别将其命名为SDAU3561和SDAU3562;高抗1号×92145E8的后代,获得了3个纯合株系,分别命名为SDAU4173、SDAU4174和SDAU4175。