二棱大麦赤霉病抗扩展性QTL的初步定位

来源 :南京农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:AliceXQ
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赤霉病是严重影响大麦生产的病害之一,广泛分布于世界各大大麦生产区。镰刀菌是引起大麦赤霉病的主要致病菌,能在大麦开花期侵染,造成大麦减产并引起病麦粒中以DON为主的毒素积累,病麦粒可以直接影响籽粒的加工和营养品质:病麦粒如果用于酿酒,会造成啤酒的喷涌,若被食(饲)用,会对人畜健康造成危害。目前,栽培上通过翻耕、开沟排水、合理施肥、与非寄主作物轮作等栽培措施可在一定程度上控制大麦赤霉病的发生与蔓延,但收效有限;利用喷洒农药可以有效防治大麦赤霉病的发生,但是化学防治不仅增加成本,而且不可避免地将对生态环境造成污染,因此应用抗病品种是控制大麦赤霉病最经济、有效、环保的方法。大麦赤霉病抗性可分为抗初侵染、抗扩展和抗毒素积累三种类型。为了提高育种效率,科研工作者也通过不同的接种方法,鉴定出了具有不同抗性类型的大麦资源;利用分子标记在二棱和二棱群体、六棱和六棱群体以及二棱和六棱群体中进行研究,通过对8个抗性亲本(Chevron(瑞士)、Gobernadora(墨西哥)、Fredrickson(日本)、Zhedar2(中国)、Russia 6(俄罗斯)、CIho4196(中国)、Harbin 2-row(中国)、Zhenongda7(中国))、13个遗传群体进行分析,初步定位了95个大麦赤霉病抗侵染的QTL,3个大麦赤霉病抗扩展的QTL和31个抗DON毒素积累的QTL。目前定位大麦赤霉病抗性QTL涉及抗扩展性的较少,且效应较低,从鉴定的抗赤霉病资源发现二棱大麦对赤霉病的抗性明显优于六棱大麦,棱形与大麦赤霉病的抗性呈显著相关。因此,为了避免棱形对大麦赤霉病抗扩展性QTL定位的影响,本研究以两个二棱大麦抗源与二棱大麦感病品种作亲本分别构建重组自交系(RILs)遗传群体,试图通过抗扩展性鉴定定位大麦赤霉病抗扩展性的QTL,为培育优良的赤霉病抗扩展性大麦品种奠定基础。鄂啤1号为湖北省农科院所选育的二棱大麦品种,盐96157为江苏省沿海地区农科所选育的二棱大麦品种,经江苏省农科院农业生物技术研究所鉴定,赤霉病抗性强且稳定。以美丽黄金/鄂啤1号的198个F8重组自交系群体和甘啤二号/盐96157的107个F6重组自交系群体作为试验材料,用单花滴注方法进行赤霉病抗扩展性表型鉴定,以接种后21d病小穗率和病程曲线面积(AUDPC)作为评价赤霉病抗扩展性的指标,用SSR, STS, SNP等标记分别对以上两个群体进行基因型鉴定,用Joinmap4.0构建基因组连锁图谱,采用WinQTLCart2.5分析软件,用复合区间作图法进行QTL分析。主要结果如下:1、美丽黄金/鄂啤1号群体和甘啤二号/盐96157群体21d病小穗率和病程曲线面积(AUDPC)分别进行统计分析,结果表明21d病小穗率和AUDPC在重组自交系遗传群体各系间表现出较大的分离,且呈连续变异,具有多基因控制的数量性状遗传特点。抗扩展性的评价指标病小穗率与AUDPC之间呈现极显著下相关,相关系数为0.9434。2、分别构建两个群体的遗传连锁图谱:美丽黄金/鄂啤1号群体连锁图谱共有69个标记,连锁图谱全长578.6cM,每条染色体上平均10个标记,标记的平均间距为8.39 cM,最小间距为0.8cM;甘啤二号/盐96157群体连锁图谱共有65个标记,全长600.1cM每条染色体上平均9个标记,标记的平均间距为9.23 cM,最小间距为0.4cM。3、用复合区间作图法,对这两个群体进行抗性QTL分析,在美丽黄金/鄂啤1号群体利用接种后21d病小穗率定位到1个与大麦赤霉病抗扩展性相关的QTL(Qfhb-3-4),位于大麦3H上,在标记EBmac0853-120~Bmag0508A之间,置信区间为17.51cM~23.01cM,LOD值为3.50,可以解释14.99%的表型变异,其加性效应为-3.01,表明这个QTL的有利等位基因来自于抗性亲本鄂啤1号。利用AUDPC定位到1个与抗病相关的QTL(Qaudpc-3-3),位于大麦3H上且与Qfhb-3-4相邻,在标记Bmag0905~EBmac0853-120之间,置信区间为12.10cM~21.01cM,LOD值为3.22,可以解释15.88%的表型变异,其加性效应为-2.01,表明这个QTL位点的有利等位基因来自于亲本鄂啤1号。在甘啤二号/盐96157群体利用接种后21d病小穗率检测到2个与二棱大麦赤霉病抗扩展的QTL(Qfhb-5-11、Qfhb-6-6)分别位于大麦的5H和6H上。其中Qfhb-5-11位于标记scssr10148~Bmag0222之间,置信区间为109.82cM~113.01cM,LOD值为2.11,可以解释8.85%的表型变异,其加性效应为-4.72,表明这个QTL的有利等位基因来自于抗性亲本盐96157。Qfhb-6-6位于标记Bmag0496-200~Bmag0496-420之间,置信区间为10.71cM~28.51cM,LOD值为3.90,可以解释30.15%的表型变异,其加性效应为6.27,表明这个QTL的有利等位基因来自于感病亲本甘啤二号。利用AUDPC检测到两个与赤霉病抗扩展有关的QTL(Qaudpc-5-11,Qaudpc-6-6)分别位于大麦的5H和6H上,且分别被包含在Qfhb-5-11, Qfhb-6-6中。Qaudpc-5-11位于标记scssr10148~Bmag0222之间,置信区间为109.31cM-112.01cM,LOD值为2.07,可以解释8.89%的表型变异,其加性效应为-21.42,表明这个QTL的有利等位基因来自于抗性亲本盐96157.Qaudpc-6-6位于标记Bmag0496-200~Bmag0496-420之间,置信区间为12.71cM-26.51 cM,LOD值为3.65,可以解释14.78%的表型变异,其加性效应为27.93,表明这个QTL的有利等位基因来自于感病亲本甘啤二号。本文通过对二棱大麦赤霉病抗扩展性的QTL分析,结果共得到了6个与其有关的QTL,分别为Qfhb-3-4、Qfhb-5-11、Qfhb-6-6、Qaudpc-3-3、Qaudpc-5-11、Qaudpc-6-6,并明确了他们在染色体上的大概位置、置信区间、贡献率以及抗性来源,为以后大麦赤霉病抗性育种工作提供参考。
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