中国小麦福豫三号和罗马尼亚小麦Fundulea900成株抗叶锈病基因的QTL定位

摘要

小麦叶锈病是影响小麦生产的一种世界性病害。通过生产实践证明，选育和利用抗病品种是防治该病害最经济、安全和有效的措施。然而，当前所应用的抗病品种多数仅具有小种专化性，这种抗性容易随着生理小种的变异而丧失，最终造成严重的产量损失。因而，寻找抗叶锈病基因，尤其是慢叶锈的基因，对于培育持久抗病品种具有很重要的意义。本研究包括两部分的内容:一是利用分子标记技术定位福豫三号/郑州5389 F2∶3群体中的成株抗叶锈QTL位点;二是对Fundulea900/Thatcher F2∶3群体中的成株抗叶锈QTL位点进行分子作图，得到如下结果:
　　1.采用完备区间作图法，在福豫三号/郑州5389 F2∶3群体中共定位了3个慢叶锈QTL位点，分别位于1BL、2BS和7BL染色体上，暂命名为QLr.hbu-1BL，QLr.hbu-2BS和QLr.hbu-7DL，这3个位点均来自抗病亲本福豫三号。
　　2.QTL位点QLr.hbu-1BL位于1BL染色体上，该位点被证明是Lr46，能够在所有的环境中检测到，解释了12.0-19.2％的表型变异。位于2BS染色体上的成株抗叶锈QTL位点QLr.hbu-2BS为主效QTL位点，三个环境中表达稳定，贡献率为22.3-38.9％，该位点可能为一个新的QTL位点。位于7BL染色体上的成株抗叶锈QTL位点QLr.hbu-7BL效应微小，受环境影响大，只能在2012年环境中检测到，解释了4.1-4.3％的表型变异，效应微小，该位点可能为Lr68，这是第一次在中国小麦品系中检测到Lr68的存在。
　　3.王翠芬在Fundulea中发现了Lr34基因的存在，本研究在Fundulea900/Thatcher群体中检测到了3个成株慢叶锈QTL位点，分别位于1BL、2DS和7DS染色体上，分别暂命名为QLr.hebau-1BL、QLr.hebu-2DS和QLr.hebu-7DS。QLr.hebu-7DS证明是Lr34，其来自于亲本Fundulea900，该位点具有很大的遗传效应，能够在所有的环境中检测到，解释了35.3-72.8％的表型变异;第二个成株慢叶锈QTL位点QLr.hebau-1BL能够在2012年和2013年环境中均检测到，解释了4.6-11.4％的表型变异，源自亲本Fundulea900，该位点是Lr46。
　　4.Lr34具有较大的遗传效应，遮盖了其他基因的表达，本研究把含有Lr34的株系剔除，重新构建了不含有Lr34的70个株系进行QTL分析，QLr.hebau-1BL（Lr46）能在三个环境中检测到，解释了20.4-23.4％的表型变异，较Lr34存在时贡献率要大，且检测环境增多，表明Lr46的表达水平受到Lr34的抑制;检测到的另一个成株抗叶锈QTL位点QLr.hebu-2DS位于2DS染色体上，该位点来自感病亲本Thatcher，能在2012年和2013年环境中检测到，贡献率为20.4-23.4％，该位点位置与抗叶锈病基因Lr22b(来自Thatcher)接近， Lr22b在中国对叶锈菌已丧失抗性，该位点的抗性可能是由Lr22b的残留抗性提供。

目录

声明

摘要

缩略词表

1 引言

1．1 小麦叶锈病简介与危害

1．2 抗锈性的研究简史及方法

1．2．1 常规杂交法

1．2．2 基因推导法

1．2．3 非整倍体分析法

1．2．4 遗传标记法

1．3 小麦抗叶锈病基因类型

1．3．1 主效基因抗性和微效基因抗性

1．3．2 垂直抗性和水平抗性

1．3．3 苗期抗性和成株抗性

1．3．4 慢锈性

1．3．5 几种抗病性的关系

1．4 QTL作图

1．4．1 QTL作图原理及条件

1．4．2 作图群体的选择

1．4．3 QTL作图的统计方法

1．4．4 QTL定位的统计软件、阈值设置及作图精度

1．5 国内外抗叶锈病基因的研究进展

1．5．1 抗叶锈病基因的定位

1．5．2 中国小麦品系(种)中抗叶锈病基因的定位

1．5．3 抗叶锈病基因的精细定位和克隆

1．6 本研究的目的与意义

2 材料和方法

2．1 试验仪器与试剂

2．1．1 主要仪器

2．1．2 主要试剂

2．2 小麦材料及菌种

2．2．1 供试小麦材料

2．2．2 供试小麦叶锈菌生理小种

2．3 试验方法

2．3．1 菌种的繁殖

2．3．2 温室苗期基因推导

2．3．3 成株期叶锈性的鉴定

2．3．4 小麦全基因组DNA的提取

2．3．5 DNA浓度及纯度的测定

2．3．6 抗感小群体的建立及PCR反应

2．3．7 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

2．3．8 连锁分析和遗传作图

3 结果与分析

3．1 福豫三号／郑州5389F2：3群体结果

3．1．1 苗期抗病基因的鉴定

3．1．2 福豫三号／郑州5389群体田间表型分析

3．1．3 福豫三号／郑州5389群体的QTL分析

3．1．4 QTL位点上位性分析

3．2 Fundulea 900／Thatcher F2：3群体结果

3．2．1 Fundulea 900／Thatcher F2：3家系的田间表型分析

3．2．2 群体成株抗性QTL分析

3．2．3 非等位QTL位点间的上位性分析

4 讨论

4．1 福豫三号／郑州5389群体

4．1．1 小麦叶锈病的鉴定方法

4．1．2 分子遗传图谱的构建

4．1．3 QLr．hbu-1BL

4．1．4 QLr．hbu-2BS

4．1．5 QLr．hbu-7BL

4．1．6 育种中的应用

4．2 Fundulea 900／Thatcher F2：3群体

4．2．1 Lr34和Lr46基因的互作

4．2．2 QLr．hebau-2DS

5 结论

参考文献

附录

在校期间发表的学术论文

论文作者简介

致谢