小麦假病斑与农艺性状相关性研究及QTL定位

摘要

病害是严重制约小麦高产和稳产的要素之一，发掘抗病相关基因，培育抗病品种是防治病害的有效途径。抗病性分为垂直抗病性和水平抗病性，病原菌生理小种随着环境变化不断进行变异，对小麦的危害日益加重。研究发现大部分的假病斑(lesionmimic mutant)与植物的水平抗性有关。假病斑现象在水稻、玉米、小麦、花生等农作物及拟南芥上均有发生，但在小麦上的研究要远远落后于水稻和玉米。本研究所用的材料亲本和F1代植株均表现正常，F2代表型出现分离，出现正常和假病斑两种类型。对假病斑进行深入的研究，不仅可以减少或避免作物产量损失，还可以为抗病基因的挖掘和定位奠定基础，加深对植物抗病防御体系和细胞程序化死亡机制的理解，极大的丰富分子病理学与分子生物学的内涵。本文对小麦假病斑现象进行了研究，主要得到以下结果:
　　 1.“抗256×石4185”组合后代假病斑现象属于重组病斑，与其他农艺性状进行相关性分析，结果显示假病斑与穗长、穗数及粒重呈现一定的相关性。
　　 2.通过对试验材料进行的表型鉴定和及遗传分析，发现该群体亲本和F1代均不表现假病斑现象，从杂交F2代开始表现且每个世代正常株与假病斑植株比例接近3∶1，试验所用的重组自交系是由一粒传法构建的，因此推测假病斑现象是由主效基因控制的，其中还有修饰基因的参与。根据QTL定位的结果，将来自于抗256的基因命名为LM3，来自于石4185的基因命名LM4和LM5，利用SSR标记将三个基因均定为于4D染色体上。LM3位于Xgwm213-Rht-D1b之间，距离Xgwm21314.3 cM，解释表型变异26.16％，加性效应-0.48;LM4位于Wmc617与Barc91之间，距离Wmc6170.99 cM，解释表型变异11.60％，加性效应为0.32; LM5位于Rht-D1b-Wmc818之间，距离Wmc81811.3 cM，解释表型变异26.45％，加性效应-0.48，控制假病斑性状的QTL累计解释表型变异率64.2％。
　　 3.在LOD=5的阈值下对假病斑进行上位性互作检测，共25对，其中主效QTL之间的互作1对，主效QTL与微效位点互作10对，微效位点间互作14对。微效位点之间的互作在所有互作中占得比例最大，对产量性状形成的影响也很大。
　　 4.本研究定位到的假病斑QTL位点均位于4D染色体上，其中涉及的性状具有一定的相关性。其他性状的微效位点也在此区域富集，说明该区域可能存在一因多效或QTL位点之间紧密连锁的现象。

目录

声明

摘要

本文所用缩略词及中英文对照

1 引言

1．1 QTL定位原理与方法

1．1．1 QTL定位原理

1．1．2 作图群体的选择

1．1．3 QTL定位常用的方法

1．2 植物的抗病机理

1．2．1 植物抗病机制

1．2．2 抗病性的类型

1．2．3．植物—病原菌互作中的细胞程序化死亡及其研究方法

1．3 假病斑研究进展

1．3．1 假病斑现象的分类

1．3．2 发生假病斑的机制

1．3．3 植物中已报道的假病斑突变体

1．3．4 小麦假病斑研究

1．4 本课题研究的目的和意义

2 材料与方法

2．1 试验材料

2．2 田间性状调查

2．2．1 假病斑表型鉴定

2．2．2 田间农艺性状调查

2．3 假病变QTL定位

2．3．1 小麦基因组DNA的提取(CTAB法)

2．3．2 DNA纯度和浓度检测

2．3．3 建立极端类型池

2．3．4 PCR反应

2．3．5 聚丙烯酰胺凝胶电泳

2．3．6 SSR引物的筛选和连锁图谱的构建

2．3．7 数据统计分析

3 结果与分析

3．1 假病斑现象研究

3．1．1 假病斑表型研究

3．1．2 假病斑的遗传基础

3．1．3 假病斑对产量的影响

3．1．4 性状间的相关分析

3．2 假病斑QTL分析

3．2．1 DNA纯度检测

3．2．2 假病斑与小麦黄斑病同一性检测

3．2．3 QTL定位

3．2．4 QTL互作分析

3．2．5 QTL富集区分析

4 讨论

4．1 假病斑遗传及影响因素

4．1．1．与已经报道过的假病斑现象进行比较

4．1．2 假病斑遗传及表现

4．1．3 假病斑与小麦抗病性的关系

4．1．4 QTL之间的互作与研究意义

4．2 本研究存在问题与展望

5 结论

参考文献

作者简介

在读期间发表的论文

致谢