基于大白菜“CR-096”的根肿病抗性基因定位研究

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大白菜作为我国北方冬季主要供应蔬菜,其在中国人的饮食结构中扮演了重要角色。然而由于大白菜根肿菌的侵染导致我国主要大白菜产区的产量急剧下降,严重威胁到了我国十字花科蔬菜安全可持续生产。白菜根肿病是侵入十字花科根部的土传病害,这个病害主要是由于鞭毛菌亚门根肿菌(Plasmodiophora brassicae Woronin.)导致,主要的症状是大白菜的根部出现肿瘤,后期大白菜的叶片会变黄枯萎,导致死亡。目前控制根肿病泛滥的一种主要方法是通过分子生物技术手段进行抗病育种。所以,根据目前拥有的抗病品种通过分子生物学的技术手段定位出新的抗病基因有助于未来培育抗根肿病大白菜新品种。现在,基于白菜的抗根根肿病品种已经发掘了20多个抗病基因座分别是Crr1、Crr2、Crr3、Crr4、CRa、CRb、CRc、CRd、CRk、CRs、Pb Ba3.1、Pb Ba3.3、Rcr1、Rcr4、Rcr8、Rcr9、CRq、Bra A.PB.1.2、Bra A.Pb.8.2、Bra A.Pb.8.4、Bcr1、Bcr2等。并且研究人员已经根据部分抗病位点着手培育出新的抗病品种,但结合实际生产发现,由于根肿菌生理小种不断进化变异,大部分抗病品种的抗性也在逐年降低。抗病品种中拥有的抗病基因较为单一也可能是导致大白菜抗病品种抗性降低的主要原因。基于现状,定位出新的抗病基因,开发与之相连锁的分子标记,进而通过转基因等技术手段培育出新的抗病品种是安全可持续解决根肿病问题的关键。目前课题组保有的大白菜品种CR-096经过多年接菌实验证明其是对多种生理小种都表现出极强的抗性的大白菜品种。为研究其独特的抗病位点,本研究使用易感病大白菜品种12A与CR-096进行杂交,逐代自交建立F2代群体,选择其中243株继续进行单株自交得到F2:3家系,各选取40粒F2:3家系种子栽培,接种强致病菌HBBY-30,得到群体抗感病数据。随后利用重测序技术设计Indel引物,用亲本DNA对共计3112对实验室SSR、Indel引物筛选出多态性标记。后经过群体验证构建大白菜分子标记遗传图谱,进行QTL分析。最终得到如下结论:1.两个亲本经过杂交获得的72棵F1代植株在接菌后表现为抗感分离,感病性状42棵,表现为抗病性状的28棵。对243个F2:3群体进行接种鉴定,根据症状分级得到的鉴定结果为全抗病,出现抗感分离和全感病家系的比例为11:206:26。调查计算群体发病指数,利用SPSS软件分析数据发现符合数量性状的特征,群体表型呈现偏正态分布。2.使用JoinMap4.0软件对F2群体基因型结果做出遗传连锁分析,构建出10条连锁群的遗传图谱,该图谱共分布79个多态性分子标记。该图谱全长为829.5c M,平均图距为10.5c M,密度为0.095个/c M。3.结合分子标记遗传图谱和表型鉴定结果进行QTL分析发现两个抗病位点,将A05染色体上的抗病位点命名为Bra A.Pb.5.1,将A07染色体上的抗病位点命名为Bra A.Pb.7.1。其物理位置分别为0.77Mb~5.8Mb和21.5Mb~23.6Mb,LOD值分别为6.1和3.1,遗传贡献率分别为31.7%和8.2%。最终开发了与Bra A.Pb.5.1连锁的分子标记ACMP00842和sau_um392,其中两个侧翼标记为遗传距离为17.9 c M。与Bra A.Pb.7.1连锁的分子标记分别为cnu_ssr341和cnu_um179,两个侧翼标记的遗传距离为5.4c M。综上所述,基于对多种生理小种产生高抗性材料CR-096所发掘的新的抗病基因将会为后续培育大白菜抗病品种提供新的抗源基因。
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