小麦全基因组抗赤霉病QTL关联标记的筛选

摘要

赤霉病是小麦主要的流行病害之一。小麦赤霉病抗性是由多基因控制、存在主基因效应的数量遗传性状。与抗性相关的QTL在小麦21条染色体上均有分布。其中主效QTL主要分布在2A、3B、4A、4D、5A、5B、6A、6B和7A染色体上。当前小麦抗赤霉病分子育种工作困难重重，究其根本是小麦赤霉病表型鉴定准确性低，小麦的基因组复杂，全基因组测序尚未完成，不同的遗传背景对QTL的效应也有影响，其中抗性相关QTL位点关联标记不一致性等是主要问题。同时，在小麦的21条染色体上与抗赤霉病QTL关联的分子标记部分是多拷贝标记，不能明确其在染色体上的具体位置。我们认为定位目的基因和解析QTL效应应该以位点特异性的分子标记为主。本研究主要从单拷贝标记（即位点特异性标记）作为切入点，由于其只存在特定染色体位点上，因此可以大大提高抗赤效应解析的准确性。我们对近些年国内外发表的与赤霉病抗性相关的已知全基因组标记进行了筛选，得到了与赤霉病抗性相关的SSR标记386个，将这些标记进行电子PCR，通过序列分析比对，统计出单拷贝标记，对于存在多个染色体位置的多拷贝标记，建议慎重使用，同时应在目标QTL区间内进一步开发一些新的与抗赤霉病关联的位点特异性标记，有利于提高标记辅助选择效率。
　　本研究在连续3季大田和3季温室环境下评估了156个由推广品种和地方品种组成的自然群体的赤霉病抗性，将386个SSR标记基因型与自然群体的表型进行关联，分析了与已知QTL关联的标记在自然群体中的重现情况、可能的等位变异及其对赤霉病表型的贡献（即遗传效应）。共发现15个标记至少在两季试验中重复出现(P＜0.05），涉及2A、2D、3A、4A、4D、5A、5B、6A、6D、7A染色体。这些关联标记中有9个为单拷贝标记，6个多拷贝标记，有9个标记位点存在有效等位变异。中国地方品种和日本品种携带更多的有利变异。有利等位变异数目越多的品种，赤霉病抗性越好。因此在今后的育种工作中建议增加具有鉴别性的单拷贝标记的使用，减少多拷贝标记的使用，引入有利变异的同时剔除不利等位变异，能够使品种的赤霉病抗性水平提高，抗赤育种进程更加精确和高效。

目录

摘要

第1章 文献综述

1．1 小麦赤霉病

1．2 国内小麦传统赤霉病育种现状

1．3 小麦赤霉病的抗性QTL定位

1．4 赤霉病相关分子标记的应用

1．4．1 分子标记的起源

1．4．2 分子标记的类型

1．4．3 赤霉病相关分子标记的开发

1．5 抗赤霉病分子育种

1．6 拷贝数分析的应用

1．7 本实验研究的目的及意义

1．8 本实验技术路线

第2章 小麦赤霉病相关单拷贝标记的筛选与分析

2．1 引言

2．2 材料与方法

2．2．1 赤霉病抗性相关分子标记的查找

2．2．2 分子标记的引物序列查找

2．2．3 本地化数据库的构建

2．2．4 e-PCR的模拟扩增

2．3 结果与分析

2．3．1 SSR标记在QTL位点上的分布

2．3．2 单拷贝标记的分析

2．4 讨论

2．4．1 染色体上标记位点差异

2．5 结论

3．1 引言

3．2 材料与方法

3．2．1 植物材料和赤霉病接种鉴定

3．2．2 基因组DNA的提取

3．2．3 基因型分析

3．2．4 数据分析

3．3 结果与分析

3．3．1 群体结构

3．3．2 自然群体赤霉病的表型差异

3．3．3 自然群体六季平均病小穗率

3．3．4 抗性相关标记在NP群体中的验证

3．4 结论与讨论

全文结论

参考文献

附录

致谢

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