苦瓜遗传图谱构建及白粉病抗性的QTL定位

来源 :沈阳农业大学 | 被引量 : 9次 | 上传用户:luxi0194
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苦瓜(Momordica charantia L.)对白粉病的抗性是苦瓜露地和设施栽培及抗病育种的重要性状,其抗性的生理基础、遗传机制和QTL定位是尚未解决的重要科学问题。因此,本研究首先为筛选抗白粉病的苦瓜种质,开展抗病育种,探讨苦瓜抗白粉病的生理基础,以21份来源不同的苦瓜种质资源为试材,连续2年鉴定白粉病抗病性,并从中选出4份抗性不同的材料,研究了相关生理生化指标的动态变化及叶片结构与白粉病抗性之间的关系;其次采用主基因+多基因混合遗传分离分析法对抗白粉病遗传进行研究;再次为了快速获取高质量的苦瓜基因组DNA,以进行白粉病抗性基因分子标记研究,探究了苦瓜基因组DNA提取的最佳方法和取样的最适叶龄,对影响ISSR-PCR的主要因素进行了优化;然后采用多代自交的野生苦瓜04-17-3和栽培苦瓜25-1杂交产生的F2分离群体120株为构图群体,采用ISSR、SRAP和SSR标记构建苦瓜分子标记遗传连锁图谱;最后,以120个F2单株和F2单粒传获得的120个F2:3家系为白粉病抗性性状调查群体,利用已构建好的苦瓜遗传图谱对白粉病抗性进行了QTL定位。本研究主要结果如下:1.不同来源的苦瓜品系之间白粉病发病程度表现出较大的差异和多样性,28.57%的苦瓜种质资源表现为抗病,28.57%表现为中抗,33.33%表现为感病,9.53%表现为高感;抗病品系可通过维持叶绿素质量分数水平,提高可溶性糖质量分数,增强POD、PPO、PAL、SOD、CAT、APX酶活性清除因病菌侵染积累的H2O2和活性氧,使植物维持体内的活性氧产生和清除的动态平衡,使细胞壁木质化,阻止病原菌进一步入侵,从而来提高对白粉病的抗性。抗病苦瓜品系叶片的蜡质含量显著高于感病品系,蜡质层是其抵抗和延迟病原菌侵入的一个有力结构屏障。叶背面的气孔及茸毛密度与病情指数呈显著正相关关系。PAL、PPO、POD、SOD、CAT活性、可溶性糖含量及叶绿素质量分数、叶背面茸毛密度及气孔密度、叶片蜡质含量均可作为苦瓜对白粉病抗性早期鉴定的辅助指标。2.苦瓜对白粉病的抗性遗传符合2对加性-显性-上位性主基因+加性-显性多基因模型(E-1),抗病对感病为不完全隐性:2对主基因的加性效应值均为-12.00;2对主基因分别具有正向部分显性和正向超显性作用,加性效应值均大于其显性效应值,上位性效应值(i+jab+jba+1)为负值。从遗传率上看,回交世代和F2的主基因的值分别为55.14%、43.56%和95.22%,多基因的值分别为16.10%、26.57%和0,环境变异在4.78%-29.87%之间。主基因和多基因共同决定了苦瓜对白粉病的抗性,以主基因遗传为主,同时还受到环境变异的部分影响。在白粉病抗性育种过程中,应注意利用加性效应,选用白粉病抗性基因较多的材料作为亲本,并在早代进行选择,尤其是F2代主基因选择效率最高。3.采用改良CTAB法从苦瓜顶端嫩叶中提取的基因组DNA产量和纯度均较高,效果较好。优化后的ISSR-PCR反应体系为:25μl 10×PCR buffer,2.5 mmol/L MgCl2,250 μmol/L dNTPs,10 ng模板DNA,0.75 U Taq酶,引物浓度0.7μmol/L,反应总体积为25μl,引物UBC826最佳退火温度为53℃C。4.构建的遗传连锁图总长为732.1 cM,共116个位点,包含了47个ISSR标记,53个SRAP标记,16个SSR标记,共13个连锁群,平均图距为6.31 cM,基本满足QTL定位的要求。每条连锁群上的标记数为2-33个不等,距离在1.7~131.1 cM之间,偏分离比例为27.50%。5.在F2代中共检测到6个QTL位点,主要位于第1、第8和第10连锁群上,贡献率为0.65-12.15%,6个QTL位点的总贡献率为39.02%。在F2:3家系中共检测到11个QTL位点,第一连锁群上有3个位点,第10连锁群上有5个位点。这两条连锁群上位点比较集中,QTLs贡献率为0.97%-12.16%,F2:3家系中的11个QTL位点贡献率总和为62.86%。2年中有6个QTL在F2(2011年秋季)和F2:3家系(2012年春季)分别定位在了相同的基因座(Bz1.1/LG1,28.4cM;Bz1.2/LG1,77.3cM;Bz1.3/LG1,116.3cM; Bz8.1/LG8,18.0cM;Bz10.4/LG10,62.5cM;Bz10.5/LG10,103.2cM)。6个QTL位点的加性和显性效应的方向性比较一致。
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