小麦苗期抗叶锈病基因推导及其抑制基因遗传与表达规律研究

摘要

基因推导结果是抗病育种和抗病基因合理运用的理论基础。选用20个鉴别能力较强的小麦叶锈菌致病类型，在3个恒定温度和2个恒定光照强度下测定，结合系谱分析等，对28个二倍体、18个四倍体、7个双二倍体和我国47个普通小麦中的苗期抗叶锈基因进行了推导。结果表明：粗山羊草美国Y190和Ae37含有Lr41，硬粒小麦Volcani447、Doliu、Latino、Dr147和Altar84含有Lr23，波斯小麦Ps5和Ps8、野生二粒小麦Ds3及双二倍体Am1、Am2、Am3、Am5和Am7含有相同的抗叶锈病基因(暂命名为LrPs)；从47个普通小麦中推导出了Lr1(存在于11个品种或品系中)、Lr3(7)、Lr3bg(3)、Lr9(3)、Lr10(3)、Lr13(10)、Lr16(6)、Lr23(2)、Lr26(14)和Lr34(1)共10个已知抗叶锈病基因；18个二倍体、11个四倍体和42个普通小麦含有未知基因。基因推导结果还表明：结合温度与光照强度梯度试验，具有持久抗病性潜质的抗叶锈病基因Lrl3和Lr34可在苗期进行推导。选用THT、PHT、FHT、THs和THP等致病类型的混合菌种测定上述材料在成株期的抗病性，结果表明：Ae39等18个二倍体、Volcani447等8个四倍体和部分普通小麦表现免疫、高抗或中抗，其余普通小麦具有慢锈性。 通过杂交将近缘植物中的抗病基因导入普通小麦是抗病育种的常用方法。但由于抑制基因的存在，某些二倍体或四倍体中的抗病基因在双二倍体中不能表达或不能完全表达其固有抗病性。将双二倍体Am1～Am7及其二倍体和四倍体亲本接种小麦叶锈菌不同致病类型，在不同温度和不同生育时期测定。结果表明：在苗期，四倍体Ps5、Ps8和Ds3中的抗叶锈病基因LrPs在双二倍体Am1、Am2、Am3、Am5和Am7中对某些致病类型表现出“稀释效应”，四倍体Ps5中的LrPs在双二倍体Am4中及二倍体Ae37中的Lr41在Am2中不能表达其抗病性，四倍体Dr147中的Lr23和未知基因在双二倍体Am6中均不能充分表达其抗病性；在成株期，LrPs往Am4中仍不能表达其抗病性，二倍体Ae37和Ae39中的成株抗叶锈病基因在Am2、Am4和Am7中不能表达其抗病性；抑制基因可存在于AB染色体组或D染色体组上，对致病类型和抗病基冈均有专化性，其表达还可能受寄主遗传背景、生育时期和温度等环境条件的影响。对Am1～Am5遗传分析和对Am3单体分析的结果表明：在18℃条件下，Am1、Am2、Am3和Am5对叶锈致病类型DGS/HB的抗病性均由1对相同的隐性抗病基因控制，该基因位于5A上，可能具有剂量效应；Am4含有1对隐性抑制基因(暂命名为SuLrPs)，可抑制Am1和Am5中含有的1对隐性抗叶锈病基因的表达。 通过寻找抗病四倍体与感病六倍体杂交F<,2>植株的抗病性与染色体条数关系的方法，对我国普通小麦D染色体组上抑制基因的状况进行了初步研究。结果表明：对致病类型DHS/GD，普通小麦扬01-116、郑州5389和铭贤169，尤其是SW85的D染色体组上，可能含有抑制Dr147(或Doliu)中的抗叶锈病基因表达的基因；对致病类型PHT/RP，普通小麦皖宿9908、扬麦158、98-1266、98-1231和SW92，尤其是CT493的D染色体组上，可能含有抑制Dr147中的抗叶锈病基因表达的基因。 对基因推导、遗传分析和单体分析中的问题及抑制基因的存在原因和研究意义等进行了探讨。认为在苗期进行基因推导时，应尽量多地选择鉴别能力强的致病类型，在相对稳定均一的环境条件下重复测定，并结合系谱分析等，才能获得可靠的结果；认为F<,3>和(或)测交F<,2>是遗传分析的关键。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章引言

1.1本研究的实用价值和理论意义

1.2国内外相关研究的进展

1.3本研究的主要内容及拟解决的问题

1.4技术路线

第二章28个二倍体、18个四倍体、7个双二倍体和47个普通小麦成株期抗的病性测定及苗期抗叶锈病基因推导

2.1材料与方法

2.2结果与分析

2.3小结

第三章Am3中抗叶锈病基因的遗传规律与染色体定位

3.1材料与方法

3.2结果与分析

3.3小结

第四章抑制基因遗传与表达规律研究

4.1材料与方法

4.2结果与分析

4.3小结

第五章我国普通小麦D染色体组上抑制基因的状况

5.1材料与方法

5.2结果与分析

5.3小结

第六章讨论

6.1关于基因推导

6.2关于抑制基因

6.3关于遗传分析和单体分析

6.4新的抗叶锈病基因

第七章结论

参考文献

附表

致谢

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