一个高抗玉米南方锈病基因的QTL定位及遗传分析

摘要

[目的]通过对一个热带高抗玉米南方锈病材料S313与4个高感玉米南方锈病材料组配的8个F2群体进行两年三季的遗传分析,在表型鉴定的基础上,利用其中1个F2群体进行局部遗传图谱构建及抗性基因定位,并利用大群体及新开发的分子标记对抗性主效QTL进行精细定位,为进一步克隆该基因奠定基础.[方法]连续三季对8个F2分离群体,分3个时期进行病原菌接种,玉米生长后期按1—9级标准等级记载各单株的抗南方锈病级数,进行抗性表型鉴定,最终确定抗、感分离比例.利用56K芯片筛选出2个亲本间多态标记,选择其中均匀分布的192个标记对S313×PHW52的F2群体中各30个高抗、高感子代进行KASP分型.利用第10染色体短臂上19个SNP标记对整个F2群体进行分型,构建局部遗传图谱;将遗传图谱与田间抗性表型鉴定结果相结合进行抗性QTL定位.开发初定位区间内10个SNP标记对次级群体进行标记分型,根据交换单株数量大小进一步缩小定位区间.根据玉米B73 Ref Gen_V4参考基因组信息,列出对应定位区间内的所有基因,利用基因的功能注释信息,确定可能与玉米抗南方锈病相关的候选基因.[结果]8个F2群体田间抗、感分离比均符合3﹕1的分离比例,说明热带自交系S313对玉米南方锈病的抗性是由1个效应比较大的主效QTL控制.利用56K芯片筛选出2个亲本间的多态标记16426个.利用192个标记对各30个抗、感子代进行连锁分析,获得了1个抗性连锁标记Affx-90241059.利用19个SNP标记构建了总遗传距离为31.8 cM,标记间平均距离1.77 cM的局部遗传图谱.利用复合区间作图法把该主效QTL定位在标记Affx-91298359与标记Affx-91182449之间,区间大小约2 M.进一步利用F2大群体及10个SNP标记把该区间缩小到474 K的范围内.玉米参考基因组B73的对应区间内共有63个基因,其中3个基因LOC103640657、LOC100191493、LOC103640673编码的蛋白质与植物抗病性有关,因此把这3个基因列为热带玉米种质S313高抗玉米南方锈病的抗性候选基因.[结论]S313对玉米南方锈病的抗性是由1个主效QTL控制,并且S313的主效基因定位在第10染色体短臂约0.47 M的范围内.在该范围内有3个玉米南方锈病抗性候选基因.