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小麦条锈病、白粉病和叶锈病抗病基因的分子标记

罗怀勇  
【摘要】: 小麦是重要的粮食作物,世界年总产量超过6亿吨,仅次于水稻与玉米,被列为三大作物之一。因此,保证小麦生产的高产、稳产具有重要的意义。条锈病、白粉病和叶锈病是世界小麦生产中的重要病害,常引起产量降低,造成巨大的经济损失。虽然化学防治和栽培措施可以在一定程度上减少这些病害所带来的损失,但是实践证明,筛选和培育抗病品种是最为经济、安全和有效的防治方法。由于病菌生理小种的高度变异性,培育抗病品种并不能一劳永逸。一个抗病品种大面积种植后,往往在较短时间内就会出现一个新的生理小种,克服了这个品种的抗病性,导致其抗病性“丧失”。广泛收集抗源并对其抗病基因进行筛选鉴定,将为小麦的抗病育种提供更加丰富的物质基础,是小麦抗病育种的前提。本研究的目的是对小麦条锈病的抗源材料进行筛选,利用分子标记对条锈病、白粉病和叶锈病抗病基因进行鉴定,主要取得了以下结果: 1.对216份品种(系)及147份导入系材料进行了成株期条锈病抗性鉴定。在216份品种(系)中,共鉴定出28份具有免疫抗性的品种,73份高抗品种,57份中抗品种以及10份慢锈品种,这些材料可以在今后的条锈病抗病育种中利用。在147份导入系材料中,鉴定出16份抗性和综合农艺性状优良的导入系材料,这些材料以小麦品种偃展1号为背景,既可以作为抗源用于抗病育种,也可以与偃展1号构成近等基因系用于抗病基因的遗传研究。 2.利用本实验室设计的308个SNP标记,对153份小麦品种的条锈病抗性进行了关联分析。通过列联表的独立性测验,在0.01的概率水平保证下,共鉴定出6个与条锈病抗性有关的SNP标记。对这些标记进行单标记方差分析,发现不同基因型之间条锈病抗性存在显著或极显著差异。 3.对株系GRY19中的白粉病抗性基因进行了遗传分析和分子标记。结果表明,株系GRY19的抗性由一个显性单基因控制,来源于中间偃麦草。通过对GRY19/Mianyang11的F2群体的SSR标记分析,鉴定了5个与该基因连锁的SSR标记,标记顺序依次为Xwmc426-Xwmc335-Pm40-Xgwm297-Xwmc364-Xwmc476,遗传距离依次是5.9cM、0.2 cM、0.7 cM、1.2 cM和2.9 cM,这些标记对分子标记辅助育种具有重要意义。由于在7BS上没有白粉病抗病基因的报道,因此推断这是一个新的抗性位点,命名为Pm40。 4.对小麦国际作图群体Synthetic x Opata 85的成株期叶锈病抗性的进行了QTL分析,根据反应型检测到5个QTL位点,解释表型变异的62.63%,根据严重度检测到3个QTL位点,解释表型变异的41.65%。其中,QLr.caas-4B和QLr.caas-3B是反应型和严重度共同检测到的QTL位点,也是效应最显著的位点,推测QLr.caas-4B可能是Lr31, QLr.caas-3B可能是Lr27。剩下的QTL位点中,根据严重度检测到的QLr.caas-7D可能为Lr34,根据反应型检测到的QLr.caas-6A可能与William, H. M. et al.等报道的QTL位点一致,因此只有根据反应型检测到的QLr.caas-1A和QLr.caas-5A为新的QTL位点。 5.对130份材料中Lr34/Yrl8/Pm38基因的单倍型进行了分析。结果表明,成功的设计了等位基因特异PCR引物Prsnp1。Prsnp1结合cssfr5和cssfr6可以有效的对Lr34/Yr18/Pm38基因第4内含子A/T的SNP差异、第11外显子TTC的Indel差异和第12外显子C/T的SNP差异进行准确的鉴定。本研究共检测到+Lr34单倍型材料44份,这些材料中北方麦区6份,长江中下游6份,东北麦区2份,华南麦区5份,黄淮麦区7份,西北麦区1份,西南麦区5份,国外引进7份。涉及到10个麦区中的7个,为Lr34/Yr18/Pm38在抗病育种中的运用提供了依据。


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