论文部分内容阅读
小麦作为全球主要粮食作物,为人类提供了20%以上的热量需求,培育高产、稳产小麦新品种长期以来是主要育种目标。但是小麦产量受多种因素制约,其中条锈病、叶锈病和赤霉病是限制我国小麦安全生产的主要因素,而株高和籽粒性状对小麦高产发挥重要作用。因此,利用分子标记发掘上述表型相关位点,开发有效连锁标记进行基因聚合对小麦品种培育具有重要意义。基于此,本课题开展以下三部分相关研究内容:第一部分,利用HN5290/06Dn23群体对成株期条锈病、株高和籽粒性状QTL定位,普通小麦品系06Dn23平均株高100.20 cm,籽粒较大,平均千粒重57.99 g,在田间表现为抗条锈病,而HN5290平均株高77.20 cm,籽粒较小,平均千粒重37.97g,且表现出良好的抗倒伏能力但感条锈病。本研究以这两份材料为亲本构建含有194个家系的F6重组自交系群体(RILs),结合50K SNPs芯片基因型,分别对其条锈病(YR)、千粒重(TGW)、粒长(GL)、粒宽(GW)以及株高(PH)进行QTL定位。利用完备区间作图方法(ICIM)共计定位到6个条锈病抗病位点,分别位于2DS、4AL、4DL、5AL、6BS、7AL染色体上;8个株高相关QTL位点,分别位于2DL、4BL、5BL、5BS、5DS、6AL、6DL、7BL染色体上,其中QPh.hzau-6DL和QPh.hzau-7BL与前人研究结果可能一致,其它位点均为新发现。7个与TGW相关的QTL,分别位于2BL、2DL、4BS、5AL、6AL、6DL染色体上;10个与GL相关的QTL,分别位于1BS、2AL、2BL、2DS、2DL、4BS、6AL、6DL染色体上;4个与GW相关的QTL,分别位于2AS、2DL、4BS、6AL染色体上。4BS和6AL染色体上为3个籽粒性状共定位点,其中4BS位点可解释TGW、GL和GW的表型变异分别为8.3-10.5%、8.1-8.3%和9.3-11.3%,而6AL位点可解释TGW、GL和GW的表型变异分别为8.1%-22.9%、8.4-9.6%和14.8-23.7%的表型变异。依据染色体物理距离、基因来源及效应,其中与条锈病(YR)相关位点QYr.h zau-4AL、QYr.hzau-4DL、QYr.hzau-6BS是新的发现,与株高(PH)相关位点QPh.hza u-2DL、QPh.hzau-4BL、QPh.hzau-5BL、QPh.hzau-5BS、QPh.hzau-5DS是新的发现。与千粒重(TGW)和粒长(GL)相关位点QTgw.hzau-2DL.2、QGl.hzau-2DL.2、QGl.h zau-1BS.1、QGl.hzau-1BS.2是新发现。另外QPh.hzau-6DL、QTgw.hzau-6DL、QGl.h zau-6DL位于染色体367.90-407.47 Mb且同时与株高、籽粒性状(TGW、GL)相关。第二部分,利用粒重基因TaCwi-A1(a/b)、TaSus2-2B(L/H)、TaGW2-6A(A/G)的6种等位基因变异类型分子标记对国内外153份核心种质进行基因型检测,共计获得7种不同类型等位基因组合,其中携带等位基因TaSus2-2BL占供试材料的94.10%,携带TaCwi-A1b占供试材料的20.3%。此外,携带TaCwi-A1a+Hap-A基因组合的T GW和GW平均值最高(43.65-47.16 g、3.38-3.44 mm),与其它组合类型存在显著差异(P<0.05),可作为大粒小麦优势等位基因组合。依据不同基因组合对TGW的效应,6种等位基因对TGW的影响由大到小排序为TaCwi-A1a>TaGW2-6A-A>TaSus2-2BL>TaGW2-6A-G>TaSus2-2BH>TaCwi-A1b,且筛选出30份材料同时携带优异千粒重等位基因位点:TaCwi-A1a+TaSus2-2BH+TaSus2-2BL+TaGW2-6A-G和TaCwi-A1b+TaSus2-2BH+TaSus2-2BL+TaGW2-6A-G基因组合。此外,本研究结果显示粒重基因等位变异位点对穗长(EL)和有效分蘖(ET)的影响没有显著差异。因此,这批携带优异等位变异位点的材料可作为育种骨干亲本的候选材料。第三部分,利用上述材料中来源于CIMMYT的高代系Borlaug 100(携带Yr17/Lr37、Yr29/Lr46和Yr30/Lr27)和Parula(携带Yr18/Lr34、Yr29/Lr46和Lr68)分别与携带赤霉病已知抗病基因Fhb1且农艺性状优异的亲本品种宁麦9、宁麦13和襄麦25杂交并回交,构建了3个顶交组合,即宁麦9//Parula/Borlaug、宁麦13//Par ula/Borlaug和宁麦13//N224/襄麦25。选用现有上述5个基因功能分子标记对F1TO P进行基因型检测,获得共计19种基因组合,在宁麦9//Parula/Borlaug和宁麦13//P arula/Borlaug组合中共计筛选到4株同时携带5个抗病基因,和15株同时携带包括Fhb1在内4个抗病基因;在宁麦13//N224/襄麦25组合中筛选到22株携带Fhb1且田间农艺性状优异的材料。结合田间表型,共计获得农艺性状优良且兼抗锈病和赤霉病66个F2单株。将所选材料分别于四川马尔康进行点播夏繁,依据基因型和表型,再次筛选63份F3优异单株。目前该批材料已播种在鄂州和襄阳进行田间表型再次鉴定,本课题所聚合材料为小麦抗病育种提供新的种质,聚合多个基因一方面提高作物的抗病性,同时也提高了作物的产量,单个抗病基因的长时间利用容易丧失抗性产生新的病原小种,多基因聚合材料则可以增加抗病亲本谱的广泛性。