玉米灰斑病抗性的QTL元分析和混池测序分析

摘要

玉米灰斑病由玉蜀黍尾孢菌（Cercosporazeae-maydis Tehon& Daniels）真菌病原引起，是全世界范围内最为严重的玉米叶片病害之一。自20世纪90年代以来，玉米灰斑病在我国逐渐加重，尤其是在我国东北和西南玉米产区日益成为一种重要的叶部病害。开展玉米灰斑病的抗性遗传和育种的研究，具有极其重要的理论意义和实践价值。本文主要从玉米灰斑病抗性的QTL元分析和混池测序分析两个方面，对玉米灰斑病进行了初步的研究。主要结果如下:
　　1.借助IBM22008 Neighbors图谱，采用元分析方法整合优化了65个已定位的抗玉米灰斑病QTL，获得11个“一致性”QTL区间，分别位于染色体bin区的1.05、1.06、2.03、2.07、3.02、4.05、5.03、5.05、7.02、8.07、9.03位置，其在遗传连锁图谱上对应的位置分别为442.21、528.27、228.10、478.00、74.65、311.59、169.62、302.35、252.19、422.70、257.93 cM。对两个报道较多和表型贡献较高的“一致性”QTL区间bin1.05和bin1.06，从MaizeGDB网站搜索到324个基因。因抗病基因在结构上具有高度保守性，将324个基因分别与水稻和拟南芥基因组进行同源比对。在染色体bin1.05和bin1.06内分别确定了7个和3个基因作为玉米抗灰斑病候选基因。
　　2.运用Suwan1与待改良自交系HM04构建的F2群体和Suwan1与待改良自交系HM01回交构建的BC1F1群体（各群体大小约为500），每个群体选取25-30个极端抗感植株，构建了5个玉米灰斑病抗感混合池，其中F2群体包括2个抗病池（混池1和混池2），1个感病池（混池3），BC1F1群体包括抗感池各1个（混池4和混池5）。混池测序分析结果表明，F2群体抗感混池1 vs3和2 vs3间比对的差异位点数分别为26和22，BC1F1群体抗感混池间比对的差异位点数为32。F2群体和BC1F1群体抗感池间共有的差异位点数为4，分别位于第4、5、7、10四条染色体上，其中前三个位点与元分析得到的抗性位点相一致。混池比对分析中，也发现了三个差异显著的抗性区段，运用生物信息学方法在每个区段里挑选出一个玉米灰斑病抗性候选基因。
　　本文运用QTL元分析和混池测序方法，共发现3个玉米灰斑病抗性一致位点，其分别位于第4、5、7三条染色体上。这些抗性相关位点，可供用于玉米灰斑病的后续遗传和育种研究。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 引言

1．1 玉米灰斑病概述

1．1．1 玉米灰斑病的发生与危害

1．1．2 玉米灰斑病的发病症状及病原菌

1．1．3 玉米灰斑病的发病规律与病害防治措施

1．1．4 玉米灰斑病的接种与评价方法

1．1．5 玉米灰斑病的抗性种质鉴定

1．1．6 玉米灰斑病的抗性遗传研究

1．2 QTL元分析与基因定位

1．2．1 QTL元分析

1．2．2 QTL元分析的应用

1．3 分离体混合分析与基因定位

1．3．1 分离体混合分析法的发展

1．3．2 分离体混合分析的影响因素

1．3．3 分离体混合分析法的优越性

1．3．4 分离体混合分析法在作物遗传改良中的应用

1．4 论文研究

1．4．1 研究意义

1．4．2 研究内容

1．4．3 技术路线

第二章 玉米灰斑病抗性的QTL元分析

2．1 材料与方法

2．1．1 抗玉米灰斑病QTL的收集

2．1．2 抗玉米灰斑病QTL的整合

2．1．3 抗玉米灰斑病相关QTL元分析

2．1．4 “一致性”抗病QTL区间的候选基因发掘

2．2 结果与分析

2．2．1 抗玉米灰斑病QTL信息收集和整理

2．2．2 抗玉米灰斑病QTL整合图谱构建

2．2．3 抗玉米灰斑病相关QTL元分析

2．2．4 “一致性”抗病QTL区间的候选基因发掘

2．3 讨论

第三章 玉米灰斑病抗性的混池测序分析

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 病原菌接种

3．1．3 性状调查

3．1．4 混池测序

3．1．5 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 表型分析

3．2．2 混池测序数据分析

3．3 讨论

3．3．1 玉米灰斑病的表型鉴定

3．3．2 玉米灰斑病抗性种质的鉴定与评价

3．3．3 混池测序分析

第四章 全文结论

参考文献

附录

致谢

作者简历