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小麦叶锈病、条锈病是世界上严重影响小麦品质与产量的重要真菌病害,培育具有成株兼抗型抗性基因的小麦品种能够更加有效、持久防治小麦病害。小麦品系L224-3由河南省黄泛区农科所引进,在田间一直表现出优良的抗叶锈性和抗条锈性。本研究选用小麦品系L224-3作为研究对象,目的是定位其中的抗叶锈、抗条锈病基因,为小麦抗病育种提供抗源。本研究选用L224-3作为抗病亲本,郑州5389作为感病亲本,通过二者杂交并连续自交获得RIL群体,该RIL群体包括166个家系。在2016年、2017年连续两年分别对群体进行成株期叶锈病、条锈病鉴定,获得表型数据。所选用叶锈、条锈菌菌种均为强毒力的混合小种。在河北省保定市、河南省周口市两点种植和鉴定小麦叶锈病,在河北省保定市、四川省绵阳市种植和鉴定小麦条锈病。通过分子标记对两亲本及166个后代家系进行基因型分析,最后将基因型结果与表型数据相结合利用软件Map Manager QTXb20和QTL Icimapping4.1进行连锁分析、QTL作图。最终在1A、2A、4B和7B4条染色体上检测到了小麦抗锈病QTL:
1.在1A染色体上检测到了QLr.hbau-1A.1、QLr.hbau-1A.2两个抗叶锈位点、QYr.hbau-1A.1、QYr.hbau-1A.2两个抗条锈位点。检测到的位点均位于Xbarc148-Xwmc312标记区间内,认为抗叶锈位点、抗条锈位点位于同一位点。抗叶锈位点仅2016年周口检测到,QLr.hbau-1A.1、QLr.hbau-1A.2分别解释了2.10%、2.16%的表型变异率。抗条锈位点在2016年保定和2017年绵阳检测到,QYr.hbau-1A.1、QYr.hbau-1A.2分别解释了2.48%、2.50%和2.74%、2.87%的表型变异率。该位点抗性来源于郑州5389,可能为一个兼抗叶锈、条锈的新位点。
2.位于2A染色体上的抗叶锈QTL位点QLr.hbau-2A.1、QLr.hbau-2A.2位置距离较近且QLr.hbau-2A.2在Xbarc212-Lr37标记区间内,因此认为两位点为一个抗病基因,即Lr37。该位点在2016年保定、2016年周口、2017年保定和2017年周口均检测到,QLr.hbau-2A.1、QLr.hbau-2A.2在4个环境中分别平均解释了31.56%、27.30%、26.48%和30.75%的表型变异率。同时在2A染色体上定位的抗条锈基因位点与抗叶锈基因位点位于同一标记区间内,分别命名为QYr.hbau-2A.1、QYr.hbau-2A.2,这两个抗条锈基因位点为一个抗病基因,即Yr17,在2016年保定、2017年保定和2017年绵阳检测到,QYr.hbau-2A.1、QYr.hbau-2A.2分别平均解释了3.59%、5.64%和25.57%的表型变异率。位于2A染色体上的位点抗性均来自于抗病亲本L224-3,为兼抗叶锈、条锈基因Lr37/Yr17。
3.4B染色体上在Xgwm251-Xgwm310标记区间内定位了一个抗叶锈基因位点(QLr.hbau-4B)和一个抗条锈基因位点(QYr.hbau-4B)。QLr.hbau-4B仅在2016年保定检测到,解释了8.78%的表型变异率。QYr.hbau-4B在2016年保定、2016绵阳、2017年保定和2017年绵阳均检测到,分别解释了9.60%、6.90%、8.07%和10.71%的表型变异率。该位点为一个兼抗叶锈和条锈基因位点,可能为一个新抗病基因。
4.在7B染色体上检测到一个抗条锈QTL,位于Xwmc517-Xwmc732标记区间内,暂命名为QYr.hbau-7B,在2016年保定、2017年保定和2017年绵阳可检测到,分别解释了3.62%、5.79%和2.70%的表型变异率,该位点是否为新基因暂不确定。
1.在1A染色体上检测到了QLr.hbau-1A.1、QLr.hbau-1A.2两个抗叶锈位点、QYr.hbau-1A.1、QYr.hbau-1A.2两个抗条锈位点。检测到的位点均位于Xbarc148-Xwmc312标记区间内,认为抗叶锈位点、抗条锈位点位于同一位点。抗叶锈位点仅2016年周口检测到,QLr.hbau-1A.1、QLr.hbau-1A.2分别解释了2.10%、2.16%的表型变异率。抗条锈位点在2016年保定和2017年绵阳检测到,QYr.hbau-1A.1、QYr.hbau-1A.2分别解释了2.48%、2.50%和2.74%、2.87%的表型变异率。该位点抗性来源于郑州5389,可能为一个兼抗叶锈、条锈的新位点。
2.位于2A染色体上的抗叶锈QTL位点QLr.hbau-2A.1、QLr.hbau-2A.2位置距离较近且QLr.hbau-2A.2在Xbarc212-Lr37标记区间内,因此认为两位点为一个抗病基因,即Lr37。该位点在2016年保定、2016年周口、2017年保定和2017年周口均检测到,QLr.hbau-2A.1、QLr.hbau-2A.2在4个环境中分别平均解释了31.56%、27.30%、26.48%和30.75%的表型变异率。同时在2A染色体上定位的抗条锈基因位点与抗叶锈基因位点位于同一标记区间内,分别命名为QYr.hbau-2A.1、QYr.hbau-2A.2,这两个抗条锈基因位点为一个抗病基因,即Yr17,在2016年保定、2017年保定和2017年绵阳检测到,QYr.hbau-2A.1、QYr.hbau-2A.2分别平均解释了3.59%、5.64%和25.57%的表型变异率。位于2A染色体上的位点抗性均来自于抗病亲本L224-3,为兼抗叶锈、条锈基因Lr37/Yr17。
3.4B染色体上在Xgwm251-Xgwm310标记区间内定位了一个抗叶锈基因位点(QLr.hbau-4B)和一个抗条锈基因位点(QYr.hbau-4B)。QLr.hbau-4B仅在2016年保定检测到,解释了8.78%的表型变异率。QYr.hbau-4B在2016年保定、2016绵阳、2017年保定和2017年绵阳均检测到,分别解释了9.60%、6.90%、8.07%和10.71%的表型变异率。该位点为一个兼抗叶锈和条锈基因位点,可能为一个新抗病基因。
4.在7B染色体上检测到一个抗条锈QTL,位于Xwmc517-Xwmc732标记区间内,暂命名为QYr.hbau-7B,在2016年保定、2017年保定和2017年绵阳可检测到,分别解释了3.62%、5.79%和2.70%的表型变异率,该位点是否为新基因暂不确定。