小麦品种抗叶锈基因鉴定及抗条锈病分子标记筛选

摘要

小麦锈病是由小麦锈菌引起的一种最多见、传播范围最广的真菌病害之一，其发生频率高，会带来很严重的损失，尽管通过化学药剂等措施可以有效防治叶锈病，但是培育和推广抗病品种才是防治小麦叶锈病更为经济、有效和环保的途径。抗性的表达取决于寄主与病原菌的相互作用、环境条件、植物生长阶段以及小麦基因组中抗性基因之间的相互作用，其中大多数以基因对基因的方式授予小麦抗锈菌的小种特异性抗性。然而，依赖小种特异性抗性的小麦品种在几年内往往失去效力。易感病小麦品种的大面积种植为锈菌种群的大量繁殖提供便利条件。因此，寻找新的抗病基因和新的抗源材料，获得与其紧密连锁的分子标记，并利用分子标记辅助选择技术实现抗病基因的累加，对选育具有持久抗病性的小麦品种有着重大意义。本论文主要研究结果如下:
　　1.利用基因推导和分子标记技术对分别来自北美洲、俄罗斯、CIMMYT和河南的80份优秀小麦品种进行田间抗性鉴定，确定各抗锈性基因的田间抗性情况并获得表型数据，同时进行分子标记检测，获得基因型数据。二者相结合，为抗锈病优良品种的繁育提供遗传学依据。试验中利用20个拥有不同毒力的叶锈菌生理小种在苗期对这80个小麦品种进行接种并进行苗期抗性鉴定，通过与36个含有已知抗叶锈病基因的载体品种对比，并结合标记检测，在供试材料中推导出Lr1、Lr26、Lr17、Lr14a、Lr13、Lr39和Lr46等7个基因。其中21个品种含有Lr1，41个品种含有Lr26，5个品种含有Lr46，26个品种含有Lr13，20个品种含有Lr14a，27个品种含有Lr17，22个品种含有Lr39，所有材料中均不含Lr9、Lr24、Lr19、Lr28、Lr33、Lr47、Lr51和Lr53。
　　2.对品种W014204进行成株抗条锈分子标记筛选。其具有良好的农艺性状，成株期对叶锈和条锈均具有较好的抗锈性。因此，本试验为了定位其中的成株抗条锈基因，将由W014204/郑州5389杂交、自交的216个重组自交系家系于2015-2016、2016-2017连续两个年度分别种植于河北保定和四川绵阳，在春天返青拔节时用MHJS、THJL、PHGP、THTT4个高毒力条锈菌混合小种，进行病害严重度调查获取表型数据。在216个重组自交系家系中选择极抗、极感各5个品系组建抗感小群体，利用SSR和SNP标记在亲本与小群体之间进行筛选，选出交换率小于等于30％的标记，进一步检测大群体，读取带型，获得基因型数据。然后利用作图软件QTL ICI mapping3.1和MapManager QTXb20对获得的表型数据和基因型数据进行QTL分析。结果表明，在试验室现有的1100对SSR引物中，筛选到10对引物交换率小于等于30％，利用软件分析后的结果表明，在染色体7DS上定位到一个成株抗条锈QTL位点，标记区间为gwm130-cssfr1被证实该位点为Yr18，解释了9.6％-14.3％的表型变异。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 小麦锈病简介与危害

1．2 小麦抗锈性基因的抗性类型

1．2．1 苗期抗性基因

1．2．2 成株期抗性基因

1．3 小麦抗锈基因的鉴定方法及遗传标记的研究方法

1．3．1 小麦抗锈基因的鉴定方法

1．3．2 小麦抗锈遗传标记的研究方法

1．4 小麦抗锈病QTL作图及定位

1．4．1 QTL作图群体的分类

1．4．2 QTL定位的原理及方法

1．4．3 QTL定位的统计软件、阈值

1．5 本研究目的意义

2．1．1 供试小麦材料

2．1．2 菌种材料

2．2 试验仪器及试剂

2．2．1 仪器

2．2．2 试剂

2．3 苗期鉴定

2．3．1 菌种的扩繁

2．3．2 温室接种鉴定

2．3．3 基因推导方法

2．4 田间病害鉴定

2．4．1 田间种植试验

2．4．2 田间人工接种

2．4．3 田间调查数据统计

2．5 国外品种标记检测

2．5．1 基因组DNA提取

2．5．2 PCR反应体系及程序

2．5．3 琼脂糖凝胶电泳

2．6 W14204／郑州5389 RIL群体的QTL分析

2．6．1 群体基因组DNA的提取

2．6．2 抗感小群体的构建及标记筛选

2．6．3 RIL群体的PCR反应程序及体系

2．6．4 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

2．6．5 遗传图谱构建及QTL分析

3 结果与分析

3．1 苗期基因推导侵染型数据

3．2 苗期抗叶锈病基因推导结果分析

3．3 小麦国外品种标记检测结果

3．3．3 Lr10的PCR-STSLr10-F1测结果

3．3．5 Lr20的PCR-STSLr20-STS638检测结果

3．3．6 Lr24的PCR-SCARLr24-S1302检测结果

3．3．7 Lr26的PCR检测结果

3．3．10 Lr46的PCR-STSLr46-csLV检测结果

3．4 成株期抗锈性田间鉴定

3．4．1 国内外品种成株期抗叶锈性鉴定

3．4．2 W014204／郑州5389RIL群体成株期抗锈性田间调查数据统计分析

3．5 小麦成株抗锈性QTL作图与定位

4 讨论

4．1 小麦品种苗期基因推导和分子标记结果讨论

4．2 W014204／郑州5389RIL群体QTL分析

5 结论

5．1 小麦农家品种基因推导结果

5．2 W014204／郑州5389RIL群体QTL分析结果

参考文献

论文作者简介

研究生期间发表的学术论文

致谢