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利用全基因组连锁分析和关联分析定位小麦赤霉病抗性基因及分子标记开发

朱展望  
【摘要】:赤霉病是最重要的小麦病害之一,严重影响小麦产量和品质,产生的真菌毒素危害食品安全。选育和利用抗病品种是降低赤霉病危害的有效手段,抗性遗传研究是抗病育种的重要基础。本研究在4个环境下对240份国内小麦品种(系)组成的自然群体进行赤霉病抗性鉴定,用90K SNP芯片进行基因型分析,用TASSEL软件混合线性模型进行全基因组关联分析(genome-wide association study,GWAS);在5个环境下对包含174个家系的扬麦16/中麦895加倍单倍体(doubled haploid,DH)群体进行赤霉病抗性鉴定,用660K SNP芯片进行基因型分析,用IciMapping软件进行QTL定位。在自然群体中发现5个较为稳定的抗赤霉病位点,分别位于1AS、2DL、5AS、5AL和7DS上,解释表型变异的5.6%、10.3%、5.0%、5.4%和5.6%,其中5AS、5AL和7DS位点可能为新的抗病位点。在扬麦16/中麦895群体中共检测到7个稳定的抗赤霉病QTL(quantitative trait loci)。QFhb.caas-4AS、QFhb.caas-5AL和QFhb.caas-6BS可能为新位点。QFhb.caas-4BS和QFhb.caas-4DS应分别为矮秆位点Rht-B1和Rht-D1,并与花药外露率(anther extrusion,AE)关联。开发了FHB-1AS-STS、FHB-5AS-KASP、FHB-5AL-CAPS、InDel_AX-89588684和KASP_AX-110917097等5个抗赤霉病位点连锁的PCR标记。通过分析229份小麦品种(系)Fhb1区段内PFT(pore-forming toxin-like)、HC(HCBT-like defense response protein)和His(histidine-rich calcium-binding protein)基因的多样性与赤霉病抗性的关系,发现His-I为抗病单倍型,开发了功能标记His-InDel。基因检测和系谱分析表明,中国小麦品种所含Fhb1主要源自宁麦9号。在自然群体中筛选了23份农艺性状优良的抗赤霉病品种(系),在扬麦16/中麦895群体中筛选了5份高产抗赤霉病DH系,可以优先用于抗赤霉病育种。本研究发现的抗赤霉病QTL、筛选的抗病种质以及开发的分子标记有助于提高抗赤霉病育种的效率。


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