小麦地方品种须须三月黄抗白粉病基因Pm61的精细定位

摘要

小麦白粉病（致病菌Blumeria graminis f.sp.tritici，Bgt）是一种真菌性病害，广泛危害小麦（Triticum aestivum）生产。小麦抗白粉病基因的发掘是提高小麦抗病性的必要条件。地方品种是小麦抗病基因的重要来源。须须三月黄是来自四川丰都的一个抗白粉病地方品种。本研究利用须须三月黄与铭贤169和中作9504分别杂交构建遗传群体，采用比较基因组学和BSR-Seq方法开发多态性分子标记，构建高密度遗传连锁图谱，精细定位须须三月黄的抗白粉病基因。主要研究结果如下: 1、小麦主产区采集的46个测试菌株中，须须三月黄对其中的31个菌株表现抗性。15个测试菌株用于检测和比较Pm61和其它Pm基因的抗谱，与Pm1c的抗性差异最小且仅有4个菌株能够侵染Pm61。其中31个测试菌株用于检测须须三月黄的抗病反应，须须三月黄对20菌株表现出抗性，且对北京、山东和江苏等地的白粉病菌株抗性较好，这表明须须三月黄在一些地区具有利用价值。 2、利用比较基因组学，发现和定位一个新的抗白粉病基因Pm61。须须三月黄×铭贤169和须须三月黄×中作9504的F1、F2和F2∶3群体分别接种白粉菌菌株E09和Bgt1进行抗病性遗传分析，发现须须三月黄的抗病性由一对隐性单基因控制。利用SSR标记分析将其定位于小麦4AL染色体。利用高粱、水稻、粗山羊草、二穗短柄草基因组开展比较基因组分析开发新的EST-SSR标记。须须三月黄的抗白粉病基因位于SSR标记Xicsx65和Xicsx79之间，是一个新的抗白粉病基因座，被正式命名为Pm61。 3、采用BSR-Seq技术加密和丰富Pm61遗传连锁图谱。采用纯合抗病和纯合感病F2∶3家系构建抗感混RNA，利用转录组混池测序(BSR-Seq)的方法，在4AL末端的31Mb区间内富集了80个与抗病性高度相关的候选SNP。在开发的SNP标记中，Xicsn2和Xicsn4与Pm61的遗传距离分别为4.26cM和0.24cM，对应中国春参考基因组物理距离为5.34Mb。 4、利用大群体筛选重组体，构建Pm61的精细定位图谱。以须须三月黄×中作9504构建的5500份F2∶3作图群体为材料，构建Pm61基因的精细定位遗传连锁图谱，进一步将Pm61基因精细定位于SSR标记owm104和KASP标记Xicsk13之间的1.0cM遗传区间内，对应中国春参考基因组上物理区间为693kb。该区间内共注释到47个编码基因，其中包括9个编码抗病相关蛋白的基因。 5、开发分子辅助育种标记。13个KASP标记由BSR-Seq方法产生的多态性SNP标记转化形成，从中筛选了2个多态性KASP标记。利用中国春参考基因组设计964个SSR引物，从中筛选到6个多态性标记。与Pm61紧密连锁的KASP标记Xicsk8和SSR标记owm104可用于Pm61基因的分子标记辅助选择。