460个小麦品种抗叶锈性鉴定及Libellula成株抗叶锈QTL作图

摘要

小麦叶锈病是由叶锈菌（Puccinia triticina）侵染引起的真菌性病害，对我国小麦的产量及品质造成了很大影响，培育并合理布局抗病品种是防治小麦叶锈病最经济、安全、环保、有效的方法。小麦品种对叶锈病的抗性可分为苗期抗性和成株期抗性。苗期抗性为全生育期抗性，通常表现为高抗，是小种专化抗性，其抗性容易丧失。成株期抗性通常由多基因控制，表现为数量性状，是非小种专化抗性，其抗性一般比较持久。我国小麦种植面积大，覆盖区域广，地理环境差异大，各大麦区叶锈菌的流行小种也不同，虽然小麦品种丰富，但是对于种植品种所含的抗叶锈病基因却缺乏详细系统的了解。本论文主要包括两部分内容:
　　1.本研究拟利用分子标记技术对来自我国安徽、北京、甘肃、贵州、河北、河南、黑龙江、湖北、江苏、宁夏、青海、山东、山西、陕西、四川和新疆等16个省市常见的460份小麦品种进行了标记检测并结合田间抗性鉴定确定各个抗病基因在田间的抗性情况。研究中分别检测了Lr1、Lr9、Lr19、Lr24、Lr26、Lr34和Lr46等7个基因。进一步用4个强毒力小种THTT、THTS、THTQ和PHPS在田间接种这460个小麦品种并进行成株抗叶锈性鉴定。结果表明在460个小麦品种中，均不携带Lr9、Lr19和Lr24等3个主效抗病基因，220个品种可能含有Lr1，占总材料的47.8％，其田间FDS平均值为35.1％，AUDPC平均值为373.6;154个品种含有Lr26，占总材料的33.5％，其田间FDS平均值为34.9％，AUDPC平均值为388.9;59个品种则含有成株抗病基因Lr34，占总材料的12.8％，其田间FDS平均值为31.5％，AUDPC平均值为333.0;89个品种含有另一个成株抗病基因Lr46，占总材料的19.3％，其田间FDS平均值为48.4％，AUDPC平均值为509.5。另外，在这460个品种中，有61个表现为高抗，占全部供试品种的13.3％，其FDS平均值在5％以内，AUDPC平均值为64.8，这些品种中可能含有主效抗病基因;111个表现为慢锈性，占供试材料的24.1％，FDS平均值在5％～20％之间，AUDPC平均值为187.8，这些品种可能含有成株慢锈基因;117个表现为中抗，占供试材料的25.4％，FDS平均值在20％～40％之间，AUDPC平均值为368.3，这些品种中可能含少数慢锈基因;132个表现为中感，占供试材料的28.7％，FDS平均值在40％～80％之间，AUDPC平均值为589.6;39个表现为高感，占供试材料的8.5％，FDS平均值在80％及以上，AUDPC平均值为813.5，这些品种可能不含有任何抗病基因。以上数据结果显示，我国小麦品种的抗叶锈病基因组成及分布结构复杂，其中不乏存在优秀的抗锈病基因，总体上看小麦品种的抗叶锈性有待进一步改良。
　　2.本论文的第二部分是对慢锈品种Libellula进行成株抗叶锈QTL分析。小麦品种Libellula是上世纪70年代引进的意大利优质品种，具有良好的农艺性状，适应性广，在甘肃种植了30多年，目前对叶锈病和白粉病仍表现明显的慢病性。为了定位Libellula中的成株抗叶锈病基因，由抗病亲本Libellula和感病亲本辉县红杂交获得的250个F2∶3群体在2012-2013、2013-2014连续两个生长季分别种植于河北保定和河南周口试验田，在春天返青拔节期用THTT、THTS、THTQ和PHPS等4个生理小种的混合菌种接种该F2∶3群体进行田间抗叶锈性鉴定。在250个F2∶3群体中分别选择了5个高抗品系和5个高感品系构建抗感小群体，利用分子标记在亲本和抗感小群体间筛选有多态性的标记，抗感小群体中交换值在30％以下的多态性标记可能与抗病基因连锁，进一步可用于整个F2∶3群体的检测。结果表明，在所用的1123对SSR引物和1对STS引物中有229对引物在亲本间存在差异，用于筛选抗感小群体，在筛选抗感小群体中有16对引物的交换值在30％以下，进一步用其对整个F2∶3群体进行了检测。结合表型数据和基因型数据利用软件Map Manager QTXb20和QTL Icimapping3.2软件进行连锁群构建和QTL分析，结果在7DS染色体定位到了成株抗叶锈QTL，标记区间为Xbarc126-X cslv34，该位点位置同Lr34，因此该QTL的抗性应由慢锈基因Lr34提供。Lr34在4个环境中解释的遗传变异分别为39.5％、19.2％、43.9％和21.1％。目前正在利用分子标记技术检测Libellula的其它抗叶锈QTL。

目录

声明

摘要

1．引言

1．1 小麦叶锈病简介

1．2 小麦抗叶锈病基因的类型

1．2．1 苗期抗性

1．2．2 成株抗性

1．3 抗病基因的研究方法

1．3．1 主效基因的研究方法

1．3．2 微效基因的研究方法

1．4 抗病基因定位的研究进展

1．4．1 主效基因的研究进展

1．4．2 微效基因的研究进展

1．5 本研究的目的和意义

2．材料与方法

2．1 小麦材料及田间种植

2．1．1 460个小麦品种材料

2．1．2 Libellula群体材料

2．2 菌种的纯化与扩繁

2．3 小麦叶锈菌的田间接种与小麦品系的抗性鉴定

2．3．1 小麦叶锈菌的田间接种

2．3．2 小麦品系的抗性鉴定

2．4 仪器与试剂

2．4．1 仪器

2．4．2 试剂

2．5 DNA提取与浓度测定

2．5．1 DNA提取

2．5．2 浓度测定

2．6 PCR扩增

2．6．1 460个小麦品种的PCR扩增

2．6．2 Libellula群体的SSR标记检测

2．7 电泳检测

2．7．1 琼脂糖凝胶电泳

2．7．2 非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

2．8 连锁分析与QTL分析

2．8．1 构建遗传图谱

2．8．2 QTL分析

3．结果与分析

3．1 460个品种田间表现

3．2 460个品种标记检测

3．3 Libellula与辉县红及其F2∶3群体田间表现

3．4 Libellula的QTL分析

3．4．1 标记筛选与图谱构建

3．4．2 叶锈成株抗性QTL作图

4 讨论

小结

参考文献

附录

作者简介

致谢