抗条锈病的小麦-黑麦6R易位系的鉴定及抗病基因的区段定位

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黑麦(Secale cereal L.)是小麦重要的近缘种属之一,其6R染色体上携带条锈病抗性基因,是小麦品种改良的重要外源基因供体。本研究利用感条锈病普通小麦品种绵阳11(MY11)和栽培黑麦AR106BONE(Ar)进行远缘杂交,对其后代用秋水仙素处理获得八倍体小黑麦MA,再以普通小麦J1025为父本,与八倍体小黑麦MA杂交,在其后代中鉴定出抗条锈病的小麦-黑麦6RAr单体附加系(MA6RAr)。并对其进行60Co-γ辐射,从MA6RAr的辐射后代中鉴定出抗条锈病的小麦-黑麦6BS.6RLAr易位系(T6BS.6RLAr)。再对T6BS.6RLAr易位系进行辐射,从其辐射后代中鉴定出T6BS.6RLAr易位缺失系材料。根据黑麦Lo7的6R染色体序列开发新的6RL臂的特异分子标记,加上实验室前期开发的黑麦6RKu染色体特异标记,结合T6BS.6RLAr易位缺失系的条锈病抗性鉴定,将条锈病抗性基因定位到黑麦6RAr染色体长臂端部区域,并对这一区段包含的基因进行了功能注释。具体结果如下:1.对新开发的423对Lo7-6RL标记和前期开发的124对6RKu特异标记,共547对引物进行筛选,最终筛选出299对能在6RLAr染色体臂上扩增出特异产物的分子标记。2.在MA6RAr的自交后代中鉴定出了6RSAr单端体附加系(MTA6RSAr)和6RLAr单端体附加系(MTA6RLAr),在MA6RAr的辐射后代中鉴定出T6BS.6RLAr易位系。3.在T6BS.6RLAr易位系的辐射后代中鉴定出三种易位缺失系21F1(含一对T6BS.6RLAr-1染色体片段缺失)、21F3(含一对T6BS.6RLAr-2染色体片段缺失)、21F7(含一对T6BS.6RLAr-3染色体片段缺失)以及21F11(含一对T6RLAr-6AS.6AL小片段易位和一对T6BS.6RLAr-3染色体片段缺失)。4.根据PCR分子标记定位和单拷贝-FISH的结果,确定T6BS.6RLAr-1在6RLAr上的断裂位点位于732,900,689 bp~732,999,830 bp;T6BS.6RLAr-2在6RLAr上的两个断裂位点分别位于733,480,409 bp~735,010,030 bp和848,010,414 bp~848,011,262 bp;T6BS.6RLAr-3在6RLAr上的断裂位点位于848,010,414 bp~848,011,262 bp。因此T6BS.6RLAr-1的缺失区段为732,999,830 bp到端部(885,153,844 bp)区间,T6BS.6RLAr-2的缺失区段为735,010,030 bp到848,010,414 bp区间,T6BS.6RLAr-3的缺失区段为848,011,262 bp到端部区间,T6RLAr-6AS.6AL所含的6RLAr片段为848,011,262 bp到端部区间,与T6BS.6RLAr-3的缺失区段吻合。5.对所有材料进行田间抗性鉴定,结果表明MY11、J1025、MTA6RSAr、21F1(T6BS.6RLAr-1)、21F7(T6BS.6RLAr-3)均表现为感条锈病;T6BS.6RLAr易位系、MTA6RLAr、21F3(T6BS.6RLAr-2)、21F11(T6RLAr-6AS.6AL和T6BS.6RLAr-3)均表现为抗条锈病。6.对定位到的条锈病抗性基因区段进行分析发现,在该区段内存在43个与抗病相关的基因。将已克隆的条锈病抗性基因序列与该区段进行比较,并未发现相似度较高的序列,说明该区段可能存在新的条锈病抗性基因。本研究通过60Co-γ辐射的方法创制出了抗条锈病的小麦-黑麦小片段易位染色体T6RLAr-6AS.6AL,并将6RLAr携带的条锈病抗性基因定位到848,011,262 bp到端部(885,153,844 bp)区间。该抗病区间的定位为条锈病抗性基因的克隆提了基础,同时也证明了利用染色体缺失系可以加快抗性基因区段定位的进程。
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