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小麦条锈病是由小麦条锈菌(PucciniastriiformisWestend.f.sp.triticiEriks,Pst)侵染叶部引起的一种气传性病害,为我国小麦生产的最重要病害之一。培育抗病品种是防治小麦条锈病最经济、安全和有效的途径。慢锈性是由数量性状位点(QuantitativeTraitLoci,QTLs)控制的抗性,表现为潜育期长、孢子堆小、孢子堆数少、产孢量低及病程发展缓慢,通常被认为其抗性更持久性。因此研究小麦慢条锈性的遗传,发掘其QTL及其紧密连锁的分子标记,有助于加快慢锈性品种的选育进程。
本研究以小麦偃展1号×西昌76-9组合的重组自交系(RecombinantInbredLines,RILs)F8代118个株系为材料进行慢锈性的遗传分析。利用724个SSR(SimpleSequenceRepeat)标记对亲本偃展1号与西昌76-9进行多态性分析,筛选得到163个(22.5%)具有多态性标记,构建了由144个SSR位点组成的遗传连锁图谱,在小麦连锁群上覆盖1433.4cM,标记间平均间距为9.9cM。于2008年、2009年和2010年将该群体种植于大棚温室,使用优势生理小种条中32进行人工接种,对其苗期与成株期进行慢条锈性的鉴定。苗期与成株期分别使用潜育期(LatentPeriod,LP)和反应型(InfectionType,IT)为指标,采用区间作图和复合区间作图法进行慢条锈性QTL分析,鉴定出控制慢条锈性的4个QTL,分别位于染色体2DS、3AS、6AS和7BL上,分别命名为Yrq1、Yrq2、Yrq3和Yrq4。其中,Yrq1是主效QTL,在三年的大棚温室环境下都能被检测到。利用复合区间作图法,在苗期与成株期抗病性中,可解释的表型贡献率分别是17.9-48.1%和19.4-24.3%。Yrq2、Yrq3和Yrq4仅在苗期抗病性中被检测到,其可解释的表型贡献率分别为8.9%、6.0-10.2%和9.7%。控制慢条锈性QTL的遗传方式以加性作用为主,其加性效应值均为负值,即西昌76-9能增强后代的慢条锈性抗性。
将本研究定位的主效QTL(Yrq1)所在的染色体区域与二穗短柄草(Brachypodiumdistachyon(L.)P.Beauv)进行比较遗传作图,预测Yrq1区域在短柄草中的同源区段物理图谱的位置,再根据此区域的短柄草基因序列,鉴定出可能在Yrq1区段的具有共线性的小麦EST序列。利用中国农科院贾继增研究员提供的小麦D基因组(粗山羊草,AegilopstauschiiCoss)60倍测序深度的序列信息,一共开发了148个SSR标记。在19个亲本间具有多态性的SSR标记中,1个被定位在2A染色体上,5个被定位在2B染色体上,11个被定位在2D染色体上,而只有2个被定位到其他染色体中。在Yrq1所在的染色体0.8cM区间,共开发出了7个新的SSR标记,丰富了Yrq1所在区域的分子标记。
利用与Yrq1紧密连锁的SSR标记,本课题正在构建以感病材料品春16为背景的近等基因系(near-isogeniclines,NILs),并利用携带Yrq1的重组自交系株系RIL290与品春16的F2∶3(170个株系)分离群体来验证Yrq1的效应,为主效QTL的精细定位及克隆奠定基础。根据RIL290与品春16的F2∶3(170个株系)分离群体的苗期抗病性鉴定及与Yrq1紧密连锁的SSR标记的基因型分析结果,表明Yrq1已成功地转移到感病背景品春16中,并且具有慢条锈抗性的作用。