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小麦抗白粉病基因的分子标记及白粉菌引发的细胞程序性死亡的相关研究

孙晓丽  
【摘要】:小麦白粉病是小麦主要病害之一,由小麦白粉菌(Blumeria gramini f.sp.tritici,Bgt)引起。控制白粉病最安全、有效的措施是培育抗病品种。针对小麦白粉菌具有高度变异性、品种抗性容易丧失等问题,本研究的目的在于挖掘小麦野生近缘种中新的抗白粉病基因、对已知抗性好的白粉病基因进行精细定位,为小麦育种提供新的抗源并为快速、合理、有效利用这些基因奠定基础。同时进一步深入探索抗病机制,并对抗病相关基因进行分析,在小麦抗白粉病研究方面进行有益的尝试。 在粗山羊草Y201和Y2272杂交衍生的F2群体中鉴定了一个来源于Y201的显性抗白粉病基因。利用微卫星标记技术将该抗白粉病基因定位于5DL染色体上,筛选出与其连锁的微卫星标记Xgwm174,Cfd26,Cfd57,Cfd102,Xgwm639,Xgwm583。这些标记与该抗病基因的距离分别为5.2、7.7、9.6、12.5、20.2、22.1 cM。抗谱与作图分析表明该基因不同于已定位在小麦5D染色体上的抗小麦白粉病基因Pm2、Pm-M53,因此该基因是一个新的抗白粉病基因,暂定名为PmY201。 在高大山羊草Y150和普通小麦莱州953杂交衍生的一个莱州953~3/Y150 F6//莱州953 F_2分离群体中鉴定了一个来源于Y150的抗白粉病基因,携带该基因的高大山羊草染色体片段以一个显性单基因的模式在小麦背景中遗传。微卫星标记检测发现位于小麦4B染色体上的标记Xwmc419和Barc60,位于小麦4A染色体上的标记妇wm44和Cfd30分别在高大山羊草染色体上有扩增,与该抗白粉病基因的遗传距离分别为4.2、3.3、3.3和3.3 cM。基于连锁标记在小麦基因组中的位置,以及高大山羊草S基因组和普通小麦染色体组的同源性关系,推测本研究材料莱州953~3/Y150 F_6是一个高大山羊草4S~1的染色体附加系。从基因来源、抗谱分析以及染色体定位来看,该基因是一个新的抗白粉病基因,暂定名为PmY150-2。 利用近等基因系Pmlc/百农3217~7筛选与已知小麦抗白粉病基因Pmlc连锁的分子标记。在近等基因系间有差异的标记通过两个F2群体来验证标记与基因的距离。筛选到6个与其连锁的分子标记,构建了该基因和连锁标记的遗传连锁图。其中一个微卫星标记Barc121与Pmlc的遗传距离为1.2 cM;一个AFLP标记P37M77,遗传距离为0.4cM;筛选到三个TRAP标记:W28T13、W24T10、W11T10与Pmlc的遗传距离分别为2.2、6.1、8.6 cM;此外,找到一条定位在7A染色体的EST与Pmlc连锁,遗传距离为5.3 cM。 用小麦白粉菌E09菌株对感病材料百农3217、抗病材料Pm2/百农3217~7F_5和Pm21/百农3217~7F5进行诱导,DAPI染色和TUNEL杂交结果显示,在感病材料和发生了过敏反应(HR)的Pm2/百农3217~7F5中,接菌7d时有明显的PCD特征。说明小麦-白粉菌互作过程中产生的HR属于PCD的范畴,同时也说明小麦-白粉菌互作体系中抗病反应与HR是相互独立的。但是亲和互作中产生的PCD和HR中的PCD产生的机理是否相同还有待于进一步的研究。 用同源克隆的方法克隆出三个小麦的类细胞程序性死亡的相关基因的cDNA序列TaLSD1、TaPDCD5、TaDAD1,并用半定量RT-PCR的方法进行表达分析。结果显示:


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