野生二粒小麦抗白粉病基因MlIW172的精细定位和粗山羊草3DS染色体臂测序

来源 :中国农业大学 | 被引量 : 4次 | 上传用户:nacle
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小麦白粉病(Blumeria graminis f.sp.tritici)是危害世界小麦产量和品质的重要病害之一。目前,已有40多个抗白粉病位点在不同的小麦染色体上被鉴定出来,但由于小麦白粉病变异速度快,许多抗性基因功能降低或丧失,因此发掘并有效利用抗病新基因是当前小麦抗病育种的关键。野生二粒小麦是小麦的近缘种属,是小麦抗病品种改良的重要基因资源。本研究选用来自以色列的野生二粒小麦IW172与栽培四倍体硬粒小麦Mo75杂交建立抗白粉病基因MlIW172的精细定位大群体,在初步遗传定位的基础上,利用水稻,二穗短柄草和高粱序列的基因组与该基因区域小麦EST进行比较基因组学分析,并结合来自四倍体硬粒小麦Langdon BAC文库,Triticum urartu基因组和中国春7ALBAC文库相应区间的序列信息,开发与抗白粉病基因MllW172紧密连锁或共分离的分子标记,构建高密度精细遗传连锁图谱和初步的物理图谱,为图位克隆该基因奠定基础。粗山羊草(Aegilopstauschii)是普通小麦D基因组祖先种,其组装的基因组信息对小麦基因组和功能基因组研究至关重要。本研究还在粗山羊草物理图谱基础上,对3DS染色体臂3112个MTP BAC克隆进行了测序和序列拼接组装,并将其与中国春3B染色体序列进行了比较基因组学分析。主要研究结果如下:1.利用来自以色列抗白粉病野生二粒小麦IW172与感病硬粒小麦Mo75构建了含有4192个F2单株及其F2:3家系的精细定位作图大群体。2.利用抗白粉病基因MlIW172基因组区域与短柄草1号染色体,水稻6号染色体和高粱10号染色体有良好的共线性,通过比较基因组学分析,结合小麦的EST序列,开发出5个分子标记XRGA-C6、RGA-B6、WGGC4653、WGGC4654 和 WGGC4655。根据筛选四倍体硬粒小麦 Langdon的BAC文库检测到的两个阳性克序列开发出3个与抗病基因紧密连锁的分子标记WGGC4656、WGGC4657和WGGC4658。利用MlIW172基因区域短柄草共线性基因的CDS序列比对T.urartu基因组scaffolds,得到scaffold25403(333 kb)和scaffold96474(61 kb),根据它们开发出5个与抗病基因紧密连锁的 SSR 分子标记 WGGC4659、WGGC4660、WGGC4661、WGGC4662 和 WGGC4663。利用中国春7AL染色体的BAC contig841序列开发了 5个与抗病基因紧密连锁的SSR分子标记WGGC4664、WGGC4665、WGGC4666、WGGC4667和WGGC4668。将所有新开发的分子标记在分离大群体上进行检测,构建高密度精细遗传连锁图谱,其中最近的标记WGGC4664(WGGC4665、WGGC4668)和WGGC4659将抗白粉病基因MlIW172界定到了遗传距离为0.48cM的区间内,为MlIW172的图位克隆奠定了基础。3.利用Roche 454测序方法对山羊草3DS染色体臂进行了 BAC-by-BAC测序,总共拼接得到长约382 Mb的粗山羊草3DS染色体序列。4.对不同倍性小麦基因组中不同亚基因组对应区间序列的比较基因组学分析发现,在普通小麦在两次多倍化进程中,发生了大量的功能基因丢失和基因组重排。
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