玉米纹枯病抗源筛选、抗性QTL定位及其应用研究

来源 :四川农业大学 | 被引量 : 12次 | 上传用户:tangguopingzhang
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玉米纹枯病是世界上玉米产区广泛发生、危害严重的病害之一。随着高产栽培技术的变化,施肥量的增加,特别是氮肥使用的增多,以及种植密度的提高和现代推广品种持绿期的延长,导致玉米纹枯病蔓延速度加快,发生面积扩大,危害逐年加重。玉米纹枯病已成为影响我国、特别是西南地区玉米生产最严重的病害。长期以来,国内外对玉米纹枯病的相关研究报道主要集中于对其症状、病原学、病害的发生、发展与危害以及病害防治等方面。由于未解决可供育种利用的抗源问题,玉米纹枯病抗病遗传育种实际上处于停滞状态。因此,本研究针对玉米纹枯病危害曰益严重而纹枯病抗源又极为匮乏的现状,采用常规遗传育种研究和现代分子生物学技术相结合的方法,从种质资源筛选、QTLs定位分析、标记辅助选择育种等方面,对玉米纹枯病进行了较为系统的探索研究,获得的主要结果如下: 1、采用多年多点人工接种鉴定方法,对203份玉米资源材料进行鉴定。结果发现,CML270是鉴定材料中发现最好的高抗玉米纹枯病抗源,在年度间、地点间抗性表现稳定。按5级记载标准评价,CML270病情指数8.425%-13.3%,对照478自交系病情指数为36%-91.4%,CML270相对抗病指数为87%,对照478自交系为16.5%,CML270抗性水平显著优于对照。同时,还鉴定出R15、R09、CML163、Fla2Bt-116、L1037等一批中抗玉米纹枯病材料。 2、采用湖南、河南、江苏、海南、成都5个不同地区的强致病菌丝融合群菌株对CML270等22份材料进行接种鉴定。结果表明,五种菌株对CML270的病情指数分别为11.1%、12.5%、12.7%、10.0%、10.0%,自然诱发鉴定为13.3%,平均病情指数为11.1%。鉴定结果显示,CML270对不同菌株表现高抗、且抗性十分接近,与自然诱发鉴定差异不大,而其它参试材料表现菌株间差异明显。结合多年多点抗性表现和数量遗传特性,认为CML270种质可能为水平抗性资源。 3、选用CML270(高抗)和478(高感)杂交对玉米纹枯病抗病性遗传进行研究。该组合的F2、BC1、BC2各世代纹枯病病级均表现为单峰连续分布,平均病级分别为:1.97(F2-1)、1.91(F2-2)、1.88((BC1-1)、2.08(BC1-2),明显为数量遗传特征。用加性-显性模型估计纹枯病病级遗传特性,结果表明,玉米纹枯病抗性是由微效多基因控制的、以加性效应为主的数量性状遗传特性。用传统数量遗传方法,初步估算玉米纹枯病抗性基因至少受4-7对微效多基因控制。 4、利用(CML270×478)×CML270回交群体BCF2:3为作图群体,用筛选出的128对多态性引物,构建了125个SSR标记位点的纹枯病抗性遗传连锁图谱,覆盖了玉米基因组1939cM,平均图距15.5cM,最大图距47.5cM。基本能够满足QTLs定位分析。 5、采用区间定位和复合区间定位两种方法,对三个表征纹枯病抗性指标进行QTL定位分析。利用区间定位法,检测出控制“相对抗病指数”的4个QTLS,分别位于第l、7染色体上,检测出控制“绝对病斑高”的3个QTLs,分别位于第1、4、7染色体上,检测出控制“相对病斑高”的3个QTL:,分别位于第l、7染色体上。利用复合区间定位法,检测出控制“相对抗病指数”的4个QTLs,同样位于第1、7染色体上,其中位于第1染色体上QTLS有一个是减效位点,一个是增效位点,位于第7染色体上二个位点均表现增效。检测出“相对病斑高”的3个位点,分别位于第1和第7染色体上,均为增强抗性QTLs。检测出控制“绝对病斑高”的3个QTLs,分别定位在第4、7、8染色体上,其中位于第4染色体上的一个位点和第7染色体上的二个位点是减效QTLS,使病斑高度降低,位于第8染色体是增效QTL,使病斑高度增加。利用复合区间定位的三个表征抗性指标,均在第7染色体102.64一113.6IcM间有两个QTL位点,使抗病指数增加,或使绝对和相对病斑高降低。尽管所有位点对纹枯病抗性表现单个贡献率都不高,但两种定位方法均检测出纹枯病抗性与第7染色体有关。 6、采用复合区间作图法对与纹枯病抗性相关的两个性状株高和穗位高进行了QTLS定位分析。检测出控制株高的10个QTLs,分别位于第3、4、5、6染色体上,控制“穗位高”的6个QT比被定位在第3、4、6染色体上,除第6染色体上为一增效QTL外,第3染色体上的1个QTLS和第4染色体上的4个QTLS均为减效。将控制株高、穗位高的QTLS位置与表征抗性的三个指标的QT匕S位置比较,结果发现,除株高和穗位高与绝对病斑高在第4染色体bnlg1755至u眠1294区间有部分QTL位点紧密连锁外,与抗病指数和相对病斑高没有相近的位点。表明株高和穗位与抗病性遗传上不存在明显连锁关系。 7、利用第7和第1染色体上与抗病QTL紧密连锁的两个标记phi 116和umC1044对 (CML270 x 478)x CML27。回交后代13份Bc民:选系进行了抗性分子标记辅助选择。结果发现,其中2份选系与475具有1条相同带型,1份与478具有2条相同的带新型,因此这3份可能为不抗病选系;另10份选系与CML27O具有相同带型,推断它们为抗病选系。为验证标记辅助选择的可靠性,对这13份材料进行了人工接种鉴定,结果表明,依据标记推断为不抗病的3份材料表现为感到高感纹枯病,而其余10份表现从感到高抗?
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