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我国南方稻区稻瘟病菌群体结构及水稻和大麦抗病QTL的比较作图

陈惠兰  
【摘要】: 稻瘟病和白叶枯病是水稻中发生最严重的两种病害,已成为水稻稳产的重要限制因子。本研究利用来自我国南方稻区的稻瘟病菌构建的群体、生产上广泛应用的强优势籼型水稻杂交组合珍汕97×明恢63的F_(9-10)重组自交系(RIL)群体和大麦Harrington×TR306的双单倍体(DH)群体(北美大麦作图计划惠赠)以及致病性不同的3个稻瘟病菌和4个白叶枯病菌,研究了我国中南方稻区的稻瘟病菌群体的致病型构成及地理分布、水稻抗稻瘟病和白叶枯病的主效基因和QTL以及抗稻瘟病QTL在水稻和大麦中的共线性关系。主要研究结果如下: 1 我国南方稻区(含12个省份)稻瘟病菌群体结构分析 从1100份稻瘟病标样中分离了1,923个稻瘟病菌单孢,并从中挑选792个具代表性的单孢在两套近等基因系(NILs)共13个鉴别品种上进行了接种鉴定。结果显示:稻瘟病菌群体的构成很复杂,基于籼型NILs鉴別品种有48个致病型(小种),粳型NILs鉴别品种有82个致病型;不同的省份致病型的组成和频率不同,多样性系数也不同;不同抗性基因对我国南方稻区稻瘟病菌的抗性差异很大,以Pi2和Pi1的抗病谱最宽。 2 水稻和大麦抗病QTL的比较分析 在水稻中利用区间作图法共检测到8个抗稻瘟病QTL,用基于复合区间作图法定位了17个QTL,两种方法定位的最大QTL均位于第2染色体标记RM213与RM208之间。LOD值分別高达32.30和52.01,能解释的变异方差分别高达51.7%和55.20%,是一个主效QTL,它能抗所测试的3个菌株。在大麦中利用区间作图法检测到8个抗稻瘟病QTL,分布于3条大麦染色体上;用复合区间作图法检测到9个抗稻瘟QTL,有5个QTL与区间作图法定位的位置一致,有3个位置相近。两种方法定位的效应最大的QTL均位于大麦第7(5H)染色体上标记MWG914的附近,分別解释31.4%和22.99%的变异方差。 水稻和大麦中抗稻瘟病QTL有4对共7个具有同源性,即水稻中的qld9、qll9和大麦中的qld5Ha之间,水稻中的qld8、qln3分别和大麦中的qld5Hb、qln5H之间具有同源性。 利用区间作图法在水稻RIL群体中检测到的抗白叶枯病QTL有15个,其中有3个是主效QTL,分別位于第11染色体Y6854L与RM224之间、Y2668LA与L1044之间和第12染色体R887与G1314b之间。利用复合区间作图法也定位了3个主效QTL,在第12染色体上针对PXO339菌株的QTL与区间作图结果一致,在第11染色体上针对JL691菌株的QTL与区间定位的位置紧密连锁,均在标记RM224附近,针对PXO61菌株的QTL在Y6855RA与R543a之间,另外还定位了5个微效QTL。 在两个群体的所有抗病性状中,QTL的抗性大多来自明恢63或TR306的等位基因,但也有的来自珍汕97或Harrington的等位基因。 3 水稻抗稻瘟病和抗白叶枯病主效基因的定位 在水稻第2染色体长臂近末端,定位了一个抗稻瘟病菌株F1366的主效基因Q2,分别距 RMZ13和RM2()8为5.gcM和4.6cM。在第12染色体定位了抗菌株PX0339的主效基因XaZ万(l), 它是一个至少在成株期完全显性的抗白叶枯病新基因,分别距离分子标记R887和G1314b为 2.scM和6.3cM;在第11染色体定位了两个抗不同白叶枯病菌株的主效基因:QjjJ抗JL691, 分别距离Y6854L与RM224为3.1。M和22eM;Q/jp抗pxO61,分别距离Y6855RA和R543a 为3 .leM和4.seM。 4水稻对稻瘟病和白叶枯病抗性及大麦对稻瘟病抗性的上位性分析 利用双向方差分析,结果表明水稻绝大多数染色体和大麦全部染色体之间各自分布着数量 不等的3种类型卜位性,并均以1卜Q1’l‘川卜QTI的互作类型为最名.1!:叮L与盯L的互作类型 次之,Q1’L与Ql’L的互作类型为最少。水稻群体中抗稻瘟病性状和抗白叶枯病性状的二位点互 作效应分别能解释变异方差的2.6q0一9.6%和1.4%一9.4%,而大麦群体中的二位点互作效应能解 释变异方差的5.1%一20.5%。


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