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甘蓝型油菜抗根肿病资源创新与PbBa8.1位点遗传转育

战宗祥  
【摘要】:根肿病是一种专性寄生于芸薹属作物的世界性土传病害。近年来该病害在我国蔓延迅速,仅四川省发病面积达300万亩以上,湖北、安徽、云南、贵州等地也有不同程度的发病。随着机械化程度的提高,根肿病在我国的传播速度不断加快。由于目前没有切实有效的防控方法,根肿病已经开始对我国油菜产业产生了严重威胁。全世界普遍认为培育抗病品种是防治根肿病的最有效方法,但是目前我国油菜品种缺乏对根肿病的抗性,因此通过资源创新培育抗病新品种对保障我国油菜生产的安全性意义重大。针对以上问题我们在油菜抗根肿病资源创新与利用方面作了如下深入研究:1.通过远缘杂交将萝卜基因组中的抗病性状转育到甘蓝型油菜中RRCC(2n=18R+18C;Brassicoraphanus)是通过萝卜(RR=18;Raphanus sativus)和芥蓝(CC=18;Brassica alboglabra Bailey)杂交、染色体加倍后人工合成的异源四倍体。经鉴定对根肿菌2、4、7、10号生理小种具有免疫抗性,且抗性来自萝卜基因组。为了将来自萝卜R基因组的抗性位点导入油菜,我们首先将RRCC作为父本与国审常规品种华双5号(AACC=38;Brassica napus)杂交,通过胚挽救成功获得了杂种F1(ARCC)。经过回交两代分别获得BC1和BC2代植株,利用GISH,BAC-FISH等方法对杂种F1及其回交后代在减数分裂期进行了染色体配对行为观察和遗传分析,结果如下:(1)杂种F1中A、R染色体部分同源配对频率非常高,有73.53%的PMCs存在A-R配对情况,这说明R与A基因组具有较高同源性,因此R基因组的抗病位点有较高概率渗入到油菜A基因组。(2)随着回交代数的增加染色体逐渐恢复正常,花粉育性也逐渐提高。BC2代部分单株到染色体恢复正常(AACC;2n=20A+19C),花粉育性最高达到98.95%。(3)杂种F1对4号生理小种具有免疫抗性,BC1、BC2抗病率分别为77%、13.51%。说明抗病位点能够遗传给后代,另外在BC2中成功筛选得到了正常抗病甘蓝型油菜。证明通过这种方式创新油菜抗根肿病资源的可行性。2、与Pb Ba8.1位点紧密连锁标记开发与遗传转育。芜菁ECD04(Brassica rapa)中有5个抗病位点对不同的生理小种具有抗性。Pb Ba8.1位点对4号生理小种具有抗性,而目前4号生理小种是我国的优势小种。为了快速培育具有抗根肿病特性的新型甘蓝型油菜,我们以ECD04为抗源通过传统育种的方法和华双5号杂交、回交,利用分子标记辅助选择的方法对抗病位点进行定向转育。期间对ECD04进行全基因组测序通过比较基因组的方法开发连锁分子标记,结果如下:(1)根据ECD04和华双5号在A基因组位点差异共开发了36762个In Del标记。在染色体的平均密度约为154.0个/MB,其中位于5个抗病位点内的标记共4181个。其中一个与Pb Ba8.1位点紧密连锁的分子标记A08-300。(2)Pb Ba8.1可能是Crr1a的等位基因,利用同源克隆的方法分离出Pb Ba8.1的一段序列。通过比较分析其与Crr1a的序列差异开后发了一个Caps-134标记。(3)利用与Pb Ba8.1紧密连锁的分子标记A08-300和Caps-134进行辅助选择,通过传统育种方法培育了国内第一个油菜抗根肿病品种华双5R。经鉴定华双5R对安徽、湖北、四川等地的生理小种具有免疫抗性。


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