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小麦条锈病是世界性病害,也是我国小麦第一大病害。利用植物抗病性是防治该病的主要措施之一。小种专化性抗病品种常常由于新的毒性小种的形成而“丧失”其抗病性,国内外生产观察及研究表明,有的小麦品种其抗病性能够保持较长时间(十余年甚至几十年)而不“丧失”,即持久抗病品种,这类品种中的大部分并不是完全抗病性,而是表现为一定程度的数量抗病性。
本研究把前人报道的对条锈病具有持久的数量抗病性品种咸农4号(XN)和Aquileja(AQ)杂交,分析该组合F1、F2、BC<,xN>、BC<,AQ>、F<,3>和F<,4>群体抗病性遗传,以铭贤169(MX)为感病对照,在AQ、XN和MX上的条锈菌CYR32夏孢子萌发率没有显著差异,抗病性的表现是从侵入开始的;与MX相比,AQ和XN田间病情很轻、有很强的降低侵入频率、限制菌落扩展和限制吸器形成的能力;AQ与XN相比,AQ的侵入频率低,而XN则更能限制菌落的扩展。
抗病性的数量遗传和超亲分离:在各分离世代群体中,侵入频率、菌落面积等各病情性状的植株频率分布均表现为连续的单峰分布型,表明其数量抗性遗传特征;正交组合与反交组合之间的病情平均值没有显著差异、它们之间的分布型也没有明显差异,表明抗病性由细胞核控制的,与细胞质遗传成分无关;在病情呈现双向(抗病和感病)超亲分离,表明双亲均贡献了抗病基因,超亲抗病植株的侵入频率低并且菌落面积小,已经稳定地遗传至F<,4>0代。
不同抗病组分的遗传力和遗传方式:抗病性表现在病程各个不同阶段(侵入、扩展、吸器形成、显症后病斑扩展等),不同抗病组分的遗传力不同,菌落面积的最高,依次为侵入频率、吸器密度、病斑长度和病斑密度,反应型和严重度的最低。各抗病组分所含有的抗性遗传因子主要呈加性遗传,用常规数量遗传方法分析没有发现显著的显性效应和上位效应,表明F<,2>呈现的超亲分离现象可以在以后世代中稳定遗传。对F<,2>和F<,3>植株进行了两极(最高病情值和最低病情值)选择,发现选择产生的差异有效地从F<,2>遗传到了F<,3>及F<,4>。
DNA标记连锁图和控制侵入频率、菌落扩展、吸器密度的QTLs:参照国际上发表的小麦SSR.引物和连锁图谱,从两千多对SSR引物中筛选出173对构建了AO/XN的连锁遗传图,这些SSR标记在染色体组分布较为均匀、均符合孟德遗传分离比(1:2:1或3:1)、与国际上发表的连锁图中的标记顺序一致,该图的遗传距离总长度为2320 cM,标记之间平均间距为13.4 cM。
鉴定出8个OTLs,其中2个控制侵入频率(PF),共解释高达58%的PF的表现型变异;4个控制CS,共解释约67%的CS的表型变异;及2个控制HD,共解释将近24%的HD的表现型变异。此外,发现有7个SSR标记,当它们单独存在时对于抗病性没有显著影响,而当其中的某2个组合在一起时则对抗病性表现出显著的影响,即存在二位点上位性(Digenic epistasis)。