小偃麦衍生系CH1302抗白粉病基因的分子鉴定

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白粉病是由生物营养真菌Blumeria graminis f.sp.Tritici(Bgt)引起的一种严重威胁小麦生产的全球性病害。普遍发生于世界所有小麦种植区,特别是在高投入条件下种植半矮秆品种的高产地区。白粉病不仅吸收小麦的营养和水分,还会干扰光合作用,从而降低小麦的生长、抽穗、灌浆和最终收获质量。当天气环境有利于病菌繁殖时,可造成高达40%的产量损失。经育种专家长期研究分析,提高小麦品种的抗病性以及选育抗病品种是从源头上防治白粉病最有效的方法,但是有限的抗病品种不能满足小麦的大规模种植,一些地区只能长期重复利用同一品种,导致抗病品种很快丧失抗性。所以为了提高小麦生产力,需持续发掘新的抗病基因并将其利用到小麦生产中,使抗病品种保持持久抗病性。本研究以衍生于八倍体小偃麦的高抗白粉病小麦新品系CH1302为实验材料,通过对其与感病品种台长29杂交的不同世代分离群体进行遗传分析,确定抗病基因的显隐性及数目,并利用分子标记对该抗性基因进行了遗传定位研究,为该基因的精细定位及图位克隆奠定基础。主要研究结果如下:1、利用白粉菌株E09对抗病亲本CH1302、感病亲本台长29及杂交组合“台长29×CH1302”的F1、BC1F1、F2及F2:3家系进行白粉病抗性鉴定及抗性遗传分析,发现,CH1302的白粉病抗性由1对显性核基因控制,将其命名为PmCH1302。2、根据F2:3家系抗病性鉴定结果在F2群体中选取等量纯合极抗极感单株分别构建抗感池,利用i Select 90K SNP芯片对亲本及抗感病池进行扫描,扫描结果表明多态性位点主要富集在2AL染色体上,为313个,占比率为9.79%,且集中于2AL染色体两个区域(100-105cM、150-155cM)附近。SNP芯片分析初步将PmCH1302定位于小麦2AL染色体的长臂末端。3、根据SNP芯片分析结果,从NCBI网站获取普通小麦中国春(Chinese Spring IWGSC Ref Seq v2.0)2A染色体相应目标区段内核苷酸序列,并开发分子标记,最终开发了221对引物,利用这些引物和文献检索到的位于2AL染色体上的标记进行多态性筛选,共筛选到107个多态性标记。利用抗感小群体进行PCR检测,最终筛选到18个分子标记与基因PmCH1302存在连锁关系,18个连锁标记分别是2AL10、2AL11、2AL42、2AL43、2AL50、2AL45、2AL71、2AL114、2AL115、2AL164、psp3039、STS-Pm4、wgrc763、wgrc982、wgrc872、2AL191、2AL192和2AL193。4、为进一步确定PmCH1302的染色体位置,结合F2:3家系抗病性鉴定结果将F2群体的基因型数据进行整理,将分子标记检测结果与白粉病抗性鉴定结果导入软件Join Map 4.0中,运用Kosambi函数计算抗病基因PmCH1302与连锁标记间的遗传距离(cM),最终将基因PmCH1302定位于标记2AL164和STS-Pm4之间,遗传距离分别为11.9c M和2.2c M,对应于小麦中国春约5.44Mb的物理区间。5、为进一步研究PmCH1302与2AL染色体上已定位的白粉病抗性基因间的关系,利用已定位基因的连锁标记在PmCH1302作图群体中进行多态性筛选,发现psp3039、STS-Pm4、wgrc763、wgrc982、wgrc872这些标记与基因PmCH1302连锁,由此推测PmCH1302可能也位于Pm4位点附近。
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