【摘 要】
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小麦是我国主要的粮食作物,其产量和品质在我国的居民生活和国民经济发展中都起着至关重要的作用。小麦生产受气候变化、病虫害的影响,其中小麦蠕孢叶枯病(Spot blotch)是由平脐蠕孢菌(Bipolaris sorokiniana)引起的真菌性病害,在世界范围内分布广泛,能够严重降低小麦的产量和品质。近年来,随着全球变暖、半矮秆品种的推广和耕作制度的改变,小麦蠕孢叶枯病在我国的发病面积有逐渐扩大的趋
【基金项目】
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国家自然科学基金(31571642,31210103902); 中国科学技术部项目(2011AA100104); 教育部项目(111-02-3);
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小麦是我国主要的粮食作物,其产量和品质在我国的居民生活和国民经济发展中都起着至关重要的作用。小麦生产受气候变化、病虫害的影响,其中小麦蠕孢叶枯病(Spot blotch)是由平脐蠕孢菌(Bipolaris sorokiniana)引起的真菌性病害,在世界范围内分布广泛,能够严重降低小麦的产量和品质。近年来,随着全球变暖、半矮秆品种的推广和耕作制度的改变,小麦蠕孢叶枯病在我国的发病面积有逐渐扩大的趋势,危害程度日益加深,已经成为影响我国部分地区小麦生产的主要病害。挖掘抗蠕孢叶枯病基因,并建立与之紧密连锁的分子标记,将有助于多个抗病基因进行聚合,实现小麦品种抗病的广谱性与持久性。本研究利用组织分离法分离出了叶枯病的病原菌,通过形态学鉴定、分子学鉴定和致病性试验,确定了叶枯病病原菌的种类;利用比较基因组学、集群分离分析法(BSA)和RNA测序(BSR-Seq)、粗山羊草序列信息、中国春3B的参考序列、Hope的3B序列和野生二粒小麦TZ-2的BAC文库,对小麦品系621-7-1中的抗蠕孢叶枯病基因Sb3进行精细定位和物理图谱构建。具体研究结果如下:1.利用组织分离法从叶枯病植株的叶片上分离出了一种病原菌,经过形态学鉴定、分子学鉴定和致病性试验,确定本研究中叶枯病的致病菌为平脐蠕孢菌(Bipolaris sorokiniana),叶枯病类型为小麦蠕孢叶枯病(Spotblotch)。2.小麦品系621-7-1对小麦蠕孢叶枯病菌表现为免疫,小麦品系621-18-3对小麦蠕孢叶枯病菌表现为高感,遗传分析表明621-7-1的蠕孢叶枯病抗性由显性单基因控制,命名为Sb3。通过集群分离分析法,利用小麦中已经定位的SSR和EST标记,将小麦抗蠕孢叶枯病基因Sb3定位于3BS染色体上,EST标记BE398268与Sb3的遗传距离为1.92 cM,SSR标记Xbarc133,Xbarc147和Xcfp标记Xcfp30与Sb3的遗传距离为0.86 cM。3.利用集群分离分析(BSA)结合RNA测序(BSR-Seq)的方法开发了 2个新的与抗蠕孢叶枯病基因Sb3紧密连锁分子标记,将小麦Sb3锚定到了分子标记XWGGC4320和XWGGC5911之间2.15 cM的遗传区间。同时通过利用抗蠕孢叶枯病基因Sb3在粗山羊草3DS上的对应部分同源区间内的SNP标记(AT3D2320-A T3D2344)延伸序列在IWGSC网站上搜索其对应的中国春3B序列contig,然后用中国春3B序列contig共开发出了 7个与抗蠕孢叶枯病基因Sb3紧密连锁的分子标记XWGGC6125、XWGGC6135、XWGGC5969、XWGGC6137、XWGGC5963、XWGGC3957和XWGGC6119,其中新开发的分子标记XWGGC3957与Sb3共分离;利用中国春缺失系物理定位,将小麦抗蠕孢叶枯病基因Sb3定位在3BS bin 0.78-1.00上。4.利用中国春3B染色体的参考序列和4,320个单株的F2作图群体构建了小麦抗蠕孢叶枯病基因Sb3的高密度遗传连锁图谱和物理图谱,将抗蠕孢叶枯病基因Sb3定位在分子标记XWGGC9893和XWGGC12530之间0.094 cM的遗传区间,该区间对应的中国春物理区间为380 Kb,对应的Hope物理区间为708 Kb;通过筛选野生二粒小麦TZ-2的BAC文库,构建了小麦抗蠕孢叶枯病基因Sb3在TZ-2上的部分基因组区间物理图谱。比较分析Sb3在中国春、Hope和野生二粒小麦TZ-2上的候选区间,发现受体激酶(receptor-like kinase)TaRLK和丝氨酸/苏氨酸受体激酶(Ser/Thr receptor-like kinase)TaSTK在3个不同的小麦品系中均存在,且这两个基因的DNA序列和预测的氨基酸序列在抗、感亲本中均存在较大差异,TaRK和TaSTK可作为Sb3的候选基因。
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