论文部分内容阅读
小麦条锈病是引起小麦产量和品质下降的重要真菌病害。挖掘与利用小麦自身的抗病基因是控制小麦条锈病最为经济、有效、环保的方法。小麦地方品种和野生资源中携带大量的抗条锈病基因,是抗病育种的天然基因库。发掘与利用现有抗病基因资源,创建抗病位点的分子标记并成功用于分子标记辅助选择,是当代小麦抗病育种的有效途径。本研究将围绕小麦条锈病抗性基因的挖掘、定位、利用开展工作,取得了以下进展:1、开发Yr10候选基因(Yr10CG)、Yr18抗性单元型(Yr18RH)和Yr36(或称WKS1)的显性特异分子标记,分析了以上标记在我国小麦中的分布情况。通过对我国不同小麦种植区的639份品种/品系的鉴定发现,13%的材料携带Yr10CG标记,11%的材料携带Yr18RH标记,没有材料携带Yr36标记。‘辉县红’(HXH)和‘铭贤169’(MX169)是我国小麦条锈病研究中常用的两个感病对照品种,出乎意料的是,Yr10CG和Yr18RH两个标记分别在HXH和MX169中工作,但对应基因与抗病供体存在多态性。实验为此创制了特异性分子标记Yr10CG-HXH和Yr18RH-MX169,并对相关材料开展了基因型分析。2、使用关联分析和转基因互补实验确定了Yr10CG基因的身份,推测Yr10CG并不代表真正意义上的Yr10基因。研究鉴定到60份携带Yr10CG标记的品种/品系,RT-PCR分析表明Yr10CG基因在60份品系中均有表达,但他们中的大部分品系不抗条锈病。为此,实验构建了Yr10CG基因的两种表达载体:WKS1::Yr10CG和Ubi::Yr10CG,分别转化小麦‘Bobwhite’,获得转基因后代。结果发现,Yr10CG基因的表达并不能提高Bobwhite转基因后代的条锈病抗性。初步推测,Yr10CG并不代表供体亲本‘Moro’中的Yr10基因。3、构建了Yr10基因的定位群体,对该基因开展了精细定位。利用Yr10基因供体Moro与高感条锈菌的HXH杂交获得作图群体。条锈菌接种实验表明F2群体符合两个独立显性抗病基因的分离,并从中筛选到符合单显性抗病基因分离的F2:3家系(Pop8和Pop10)。利用标记Xpsp3000进一步确认两个F2:3家系都是Yr10位点的分离群体。通过对两个F2:3群体中部分感病单株的芯片分析,获得了与Yr10位点连锁的三个SNP标记,并将他们转化为PCR标记(Xsdau77、Xsdau75和Xsdau78)。根据水稻5号染色体与小麦1号染色体的共线性开发了PCR标记Xsdau79。遗传分析显示,Xsdau79和Xsdau78都位于Yr10位点的近着丝粒端,分别距离Yr10基因0.86 cM和0.97 cM。我们进一步通过大群体遗传分析(1900个F3:4单株),确定了Yr10CG和Yr10之间的遗传距离为1.26 cM,进一步证实Yr10CG并非真正的Yr10基因。4、在野生二粒小麦‘DIC479’中定位了新型抗条锈病基因YrD479。利用野生二粒小麦DIC479和栽培二粒小麦‘Langdon’组配F2群体,温室条件下接种条锈菌发现,该群体中抗病和感病单株的分离符合单显性抗病基因模式,初步认定DIC479携带新型成株期条锈病抗性基因YrD479。实验首先筛选了DIC479和Langdon之间的多态性SSR或STS标记,并采用BSA法获得了与YrD479位点连锁的STS标记CFE212。CFE212位于2BS染色体,该标记及其附近的5个SSR标记(Xbarc55、Xgwm374、Xbarc18、Xcfa2278、Xmag4094和Xwmc592)均与YrD479基因连锁。利用水稻7号和4号染色体与小麦2BS的共线性开发了其他八个PCR标记Xsdau009、Xsdau010、Xsdau011、Xsdau013、Xsdau014、Xsdau015和Xsdau018,其中Xsdau014距离YrD479基因1.6 cM。