白菜抗根肿病KASP分子标记开发与资源材料鉴定

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白菜(Brassica.rapa,2n=20)是十字花科芸薹属中重要的作物之一,其中的大白菜(Brassica campestris ssp.pekinensis)是我国重要的蔬菜作物,有着悠久的栽培历史与广泛的栽培面积。十字花科根肿病是由芸薹根肿菌(Plasmodiophora brassicae Woronin)所引起的一种土传病害,对大白菜乃至十字花科作物的生产造成极大影响。相较于其他防治方法,培育抗病品种成为当前最为经济有效的防治手段。稳定可靠且能适用于高通量检测的分子标记与具备多种抗病基因的育种材料是抗病育种的两个先决条件。本研究针对抗根肿病位点KASP分子标记的设计与筛选、白菜资源材料与商用白菜材料抗根肿病基因型的鉴定、资源材料接种鉴定抗病性等方面展开了相关工作,结果如下:根据4个已克隆抗根肿病基因(CRa、CRb、CRd、Crr1a)信息,将位于基因内部的SNP位点设计成KASP分子标记;利用已公布的抗根肿病材料(ECD04)测序信息与感病白菜材料(Chiffu)基因组进行比对,在全基因组范围内获得3022901个SNP位点,对全基因组范围内SNP位点进行过滤筛选,在A01、A02、A03、A08每条染色体上选取3个SNP位点进行KASP标记设计。利用包含多种白菜类型的测试群体对设计的KASP标记进行测试,最终获得8个稳定、可靠且能对自然群体中的材料作出准确鉴别的KASP分子标记。将前人在抗根肿病相关研究中所使用的其他类型分子标记转化为KASP标记,与前人所开发的抗根肿病KASP分子标记一同测试,发现此类标记只能在含有特定抗病位点的亲缘群体中使用,无法对自然群体中的抗病材料做出准确鉴别。利用已开发的8个KASP标记对865份白菜资源材料与257份商用白菜材料进行基因型鉴定,在白菜资源材料中抗病基因型占比为0.81%-7.05%,商用白菜材料中抗病基因型占比为0-6.61%,未能分型样本占比均小于1%。白菜资源材料中抗病基因型材料以芜菁与油用白菜为主。白菜资源群体中共鉴定出含有单个抗病基因材料132份,含有两个及两个以上抗病位点材料34份,说明在自然群体中,绝大多数情况下根肿病抗病基因都以单基因的形式存在于抗病材料中。由CRa、CRb、CRd、CR-03-12四个抗病位点在染色体上的物理距离与标记检测结果可知四个抗病位点虽然同在A03号染色体上,却是各自不同的抗病位点。标记对于商用白菜材料鉴定结果表明,在商用白菜品种中,只有少数材料具备抗根肿病基因且抗病基因以杂合形式存在于白菜材料中。北京新3号作为感病对照,利用取自湖北长阳的田间根肿菌对白菜资源群体中31份含有抗病基因的资源材料进行接种鉴定。其中抗病材料20份,占比64.52%,感病材料11份,占比35.48%。抗病材料中15份材料免疫(I),5份材料抗病(R);11份感病材料均为高感(HS)类型。单独使用标记CRa-3.1鉴定抗病性准确率为66.67%,单独使用标记CRBr G3-8鉴定抗病性准确率为40%,单独使用标记CR-03-12鉴定抗病性准确率为75%。CRd-2G、CRd-3、CRd-4三个标记均来自CRd,三个标记联合使用鉴定抗病性准确率为100%(均为纯合抗病基因型),单独使用时无法准确鉴定材料抗病性。标记CR-02-13与Crr1-10无法对该生理小种进行有效鉴定。对于本试验所用生理小种而言,抗病位点CRd为抗性主要来源。31份接种材料可分为单抗病基因材料、双抗病基因材料、三抗病基因材料,具备抗病能力的材料占比分别为66.67%、62.50%、50%,说明对于根肿病生理小种而言,同一材料内非针对性抗病位点数量的增加对材料抗病性并无明显影响。
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