南方玉米锈病的抗病性鉴定、抗病基因的遗传分析、分子标记和精细定位

【摘要】： 南方玉米锈病是一种毁灭性病害，近年来已成为影响我国玉米生产的主要病害之一。为了控制病害流行，减少生产损失，开发和利用玉米本身的抗病性，进行抗病育种和遗传改良，是从根本上解决病害问题的有效途径。 本研究对目前我国玉米生产上广泛应用的10个骨干自交系进行了南方玉米锈病的抗病性鉴定：对抗病自交系齐319的抗病基因进行了遗传分析、分子标记和基因定位。本研究为该抗病基因的标记辅助育种及分子克隆奠定了良好的基础。研究的主要结果如下： 1．在不同地点、不同时间，对10个玉米自交系进行南方锈病病原菌接种试验。结果表明，自交系齐319高抗南方锈病：178表现为中抗；而其它自交系则表现出不同程度的感病，其中黄早4、鲁原92、478、黄C、340、9801表现为高感，1145、107表现为中感。这说明，目前我国玉米生产中种植的玉米品种大多感染南方锈病。同时，试验结果还明确提出了一种简便有效的南方玉米锈病接种方法。 2．南方锈病高抗自交系齐319分别与高感自交系鲁原92、黄早4、478、340、9801杂交(F_1)，F_1自交(F_1)及与感病亲本回交(BC_F_1)。对这些组合的双亲、F_1、F_2和BC_1F_1分别进行病原菌接种，调查抗病表现。结果表明，齐319和F_1表现抗病，其它亲本表现高感，F_2和BC_F_1表现出明显的抗病感病分离。抗感分离的统计分析结果显示，F_2群体符合3：1抗感分离的比例，BC_F_1符合1：1的抗感比例。因此，研究认为，齐319携带的南方锈病抗病基因是显性单基因，该抗病基因暂记为Rpp9-2。 3．对南方玉米锈病基因Rpp9-2进行SSR初步分析，表明，引物phi118和phi041在双亲和抗感基因池扩增出一致的多态条带。群体SSR分析表明，phi118和phi041是与南方锈病抗病基因连锁的SSR标记，并将该抗病基因定位于10号染色体短臂上。 陈翠霞：南方玉米锈病的抗病性鉴定、抗病基因的遗传分析、分子标记和精细定位 4．选用引物phil和phi041所在区域全部6个SSR引物，对南方锈病抗病 基因进行进一步的SSR分析和精细定位，结果显示，6个SSR引物在双亲和抗病 基因池之间均扩增出一致的多态性带型。选择扩增带型差异明显的3 对引物 umc2018、umc1293、umcl318进行群体的“R连锁分析，瞬表明，这3个引 物是与南方锈病抗病基因紧密连锁的SSR标记。 5，对南方玉米锈病抗病基因进行AFLP分析，以寻找更加紧密连锁的AFLP 标记。利用64个引物组合对双亲和抗病基因进行AFLP标记筛选，共筛选了约 3000个AFLP位点。有二个引物组合E－AGC／M－CAA和E－ACC／M－CAT，在双亲 和抗感基因池间扩增出一致多态条带。群体AFLP验证表明，E．AGC／M．CAA扩 增的多态条带是与抗病基因紧密连锁的AFLP标记，记为AFI。 6．根据抗病基因的SSR和AFLP连锁分析的分离数据和群体分离数据，构 建了南方玉米锈病抗病基因 RppP－2的染色体区域连锁图。图中有 6个连锁标记， 分布于南方锈病抗病基因 Rppg－2的两侧。最近的标记是 AFI，距离基因 Rppg－2 3．34 cM。最近的％R标记是 umcl318，距离 Rpp9－2 4．46 cM，最远的标记是 umc2018，距离 Rppg－2 4．29cM。 7．本研究还对不同杂交组合分高群体抗病基因的标记结果及同一杂交组合不 同分离群体抗病基因的标记结果进行了比较分析，结果表明，不同杂交组合即在 不同遗传背景下基因的标记结果是有明显差异的，而同一杂交组合不同分离群体 的标记结果是一致的。因此进行基因标记分析时，选择适宜的杂交组合群体是至 关重要的。