基于RIL群体的小麦抗Bipolaris sorokiniana黑胚病遗传分析与QTL定位

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小麦黑胚病(Black point)在世界多个国家频繁发生。近年来,小麦黑胚病在我国黄淮麦区呈加重趋势。该病害对小麦籽粒的外观与加工品质都会产生不利影响,另外还降低种子的发芽率、出苗率、种子活力等,感病籽粒还有真菌毒素的污染问题。种植抗病品种是控制小麦黑胚病危害的有效途径,挖掘小麦抗黑胚病的遗传位点、开发分子标记用于标记辅助选择是提高抗病品种培育效率的重要手段。本研究以感黑胚病小麦品系“品资所材料6”为母本、抗病品系“豫优1号”为父本构建的F7重组自交系(Recombinant inbred line,RIL)群体(196个自交系)为材料,分别于2020与2021年在荥阳、商水、内黄试验点共四个环境(2020年仅荥阳点)中种植;以小麦黑胚病优势病原菌麦根腐平脐蠕孢(Bipolaris sorokiniana)的强致病菌株Ta-BP33为致病菌,在花后10 d采用“孢子液喷洒,套袋保湿”的方法进行接菌鉴定,根据发病率进行小麦黑胚病抗性遗传分析,然后挑选极端抗、感自交系各25个构建混池、结合小麦660K SNP芯片进行混合分组分析(Bulk segregation analysis,BSA),同时,筛选多态性SSR标记和自主开发的d CAPS标记,构建RIL群体的遗传连锁图谱并结合四个环境的发病率进行小麦抗B.sorokiniana黑胚病的QTL定位。本研究主要结果如下:1.在B.sorokiniana侵染条件下,四个环境中RIL群体的黑胚率在1.1%~68.0%之间变动,平均为26.2%,抗病亲本黑胚率平均为10.7%、而感病亲本的为54.9%。四个环境中黑胚率都呈连续分布,抗、感自交系都有超亲分离现象。不同环境中黑胚率显著相关(r=0.622~0.911)。用“主基因+多基因混合遗传模型”进行遗传分析结果显示,该RIL群体中小麦对黑胚病抗性符合“2对主基因加性-上位性遗传模型”,主基因遗传力为51.4%~67.9%。2.通过BSA在抗、感池及抗感亲本间共检测到184个黑胚病关联的SNP标记,分布在15条染色体上,其中5A与5B染色体上最多,分别有41与34个,其次是4B与2A染色体,分别有22与19个,提示这四条染色体上可能有重要的抗B.sorokiniana黑胚病位点,将四条染色体上关联的SNP标记开发为d CAPS标记,并筛选到7个多态性的d CAPS标记,与多态性SSR标记一起用于QTL定位。3.结合RIL群体在四个环境中的表型数据与152个多态性SSR与d CAPS标记的基因型数据,在该群体中共检测到6个小麦B.sorokiniana黑胚抗性相关的QTL,位于2A(1)、5A(1)、5B(2)、5D(2)染色体,分别命名为QBB.hau-2A、QBB.hau-5A、QBB.hau-5B.1、QBB.hau-5B.2、QBB.hau-5D.1、QBB.hau-5D.2.,LOD值在2.7~6.8,表型变异解释率范围在6.2%~17.3%,B.sorokiniana黑胚病抗性等位基因均来自抗病亲本“豫优1号”。QBB.hau-5A和QBB.hau-5D.1能在多个环境下被检测到,且表型变异解释率在不同环境中均>11.3%,是本研究中较为稳定的两个主效QTL位点,其中QBB.hau-5D.1是本课题组报道的小麦抗B.sorokiniana黑胚病新QTL。4.利用QBB.hau-5A和QBB.hau-5D.1的连锁标记Xwmc654与Xgwm174,在RIL群体中对其抗病效应进行分析的结果显示,聚合两个QTL自交系的黑胚率最低(18.7%),显著低于不携带两个QTL自交系的黑胚率(33.5%)、与仅携带1个QTL(QBB.hau-5A或QBB.hau-5D.1)自交系的黑胚率(24.4%~26.9%);仅携带1个QTL(QBB.hau-5A或QBB.hau-5D.1)自交系的黑胚率也显著低于不携带两个QTL自交系的黑胚率,而携带QBB.hau-5A与QBB.hau-5D.1的自交系之间黑胚率差异不显著(P<0.05),表明在育种中导入1个或聚合两个上述QTL能显著降低黑胚率。
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