小麥條銹病抗性遺傳分析、抗病基因分子作圖及聚合研究.pdf

1、小麥條銹病是由小麥條銹菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici，PST)引起的一種世界范圍內(nèi)重要的真菌病害之一。利用抗病品種是防治小麥條銹病最經(jīng)濟(jì)、有效、易行和對(duì)環(huán)境安全的有效途徑，是控制該病害發(fā)生和流行的首要措施，受到全世界各國的廣泛推廣。美國西北部地區(qū)具有條銹病高溫成株抗性，表現(xiàn)為數(shù)量性狀遺傳，具有持久抗性的特點(diǎn)。開發(fā)并利用HTAP抗性基因，可以克服小種專化抗性基因由于病原菌小種的頻繁變異，而使寄主抗性

2、很快喪失。本研究對(duì)美國西北部地區(qū)兩個(gè)小麥主栽品種抗性基因進(jìn)行鑒定、分子作圖，并通過表型分析和分子標(biāo)記輔助育種對(duì)主要抗性基因進(jìn)行聚合研究。結(jié)果如下： 1.為了研究美.國西北部地區(qū)主栽品種‘Alpowa’所含抗條銹病基因，以AVS為母本，‘Alpowa’為父本，配制雜交組合。在溫室用北美條銹菌小種PST-1和PST-21接種親本、F<,1>、F<,2>及F<,3>代，遺傳分析結(jié)果表明Alpowa含一個(gè)部分顯性全生育期抗小種PST-1

3、和PST-21的基因，命名為YrAlp。采用RGAP及SSR分子標(biāo)記技術(shù)篩選與YrAlp緊密連鎖的標(biāo)記，構(gòu)建了一個(gè)含5個(gè)RGA P標(biāo)記和2個(gè)SSR標(biāo)記的連鎖圖，并通過中國春缺體四系將該連鎖圖定位到小麥染色體1 B上。2個(gè)SSR標(biāo)記則將該連鎖圖進(jìn)一步定位到染色體1B的短臂上。通過溫室及田間抗性鑒定得出Alpowa還含有HTAP抗性基因。在田間自然發(fā)病情況下，調(diào)查親本及136個(gè)F<,3>株系在Pullman，WA.(設(shè)兩個(gè)實(shí)驗(yàn)地)和Moun

4、t Vernon，WA.各地的嚴(yán)重度及反應(yīng)型，用于檢測(cè)HTAP QTL。利用QTL作圖方法，我們對(duì)3個(gè)試驗(yàn)環(huán)境(O.B.Hill、Tukey Farm和Mt.Vernon)的相對(duì)AUDPC和反應(yīng)型資料，進(jìn)行高溫成株抗性QTL分析。分別檢測(cè)到1個(gè)影響高溫成株抗性的主效QTL，它們位于7B染色體長臂上。 2.硬紅春小麥品種Express廣泛種植于美國西北部地區(qū)，是北美小麥條銹病鑒別寄主之一。為了鑒定其所含全生育期抗條銹病基因，以Ex

5、press為母本，Avs為父本，配制雜交組合。在溫室用北美條銹菌小種PST-1、PST-21、PST-43及PST-45接種親本、F<,1>、 F<,2>、 F<,3>及F<,5>代，遺傳分析結(jié)果表明Express含一個(gè)顯性全生育期抗小種PST-1和PST-2 l的基因，暫命名為YrExpl；一個(gè)顯性全生育期抗小種PST-1、 PST-21、PST-43及PST-45的基因，暫命名為YrExp2。采用RGAP及SsR分子標(biāo)記技術(shù)篩選與Y

6、rExp1和YrExp2緊密連鎖的標(biāo)記，構(gòu)建了兩個(gè)分別包含YrExpl和YrExp2的遺傳連鎖群，并通過中國春缺體四系及SSR標(biāo)記將YrExpl位到小麥染色體1 BL上，將YrExp2定位到'5BL上。YrExp2的兩側(cè)標(biāo)記之一在檢測(cè)的44個(gè)美國西北部小麥品種(系)中多態(tài)性達(dá)91％，可用于分子標(biāo)記輔助育種。鑒定Express所含小種專化抗性基因利于更好地了解條銹菌小種毒性變化以及制定有效控制該病害發(fā)生的策略。 3.硬紅春小麥品種

7、Express除了還有全生育期抗條銹病基因之外，還含有HTAP抗性基因。本研究明確了春小麥品種Express擁有的高溫成株抗性遺傳由隱性基因控制。雜交組合AVS/Express的146個(gè)F<,6>重組自交系在兩年四個(gè)試驗(yàn)地的相對(duì)AUDPC(或嚴(yán)重度)和反應(yīng)型性狀呈連續(xù)分布，表現(xiàn)數(shù)量性狀的特點(diǎn)，略偏斜于感病親本。借助于數(shù)量性狀分析，我們檢測(cè)到三個(gè)影響相對(duì)AUDPC的加性QTLs，解釋48.2％到71.4％的表型變異；其中兩個(gè)QTLs同時(shí)影

8、響反應(yīng)型，解釋31.2％到42.8％的表型變異。同時(shí)，我們還檢測(cè)到5對(duì)提高抗銹性的顯著雙因子互作既上位性效應(yīng)，包括相對(duì)AUDPC 3對(duì)、反應(yīng)型2對(duì)。如果考慮到上位性效應(yīng)，那么所有QTI。所能解釋的表型變異將增加1.7-3.6％。加性效應(yīng)與上位性效應(yīng)對(duì)AVS/Express雜交組合群體高溫成株抗性的遺傳控制都具有重要的作用。 4.在前期定位Yr39、Qphtap.wsu-6AS、Qhtap.wsu-3BL及Qhtap.wsu-1B

9、L的工作基礎(chǔ)上，在早代進(jìn)行抗性鑒定，淘汰感病株，保留抗病株繼續(xù)種植、較晚世代(F<,6>)進(jìn)行表型抗性鑒定結(jié)合分子標(biāo)記輔助選擇的策略，利用與HTAP QTLs緊密連鎖的分子標(biāo)記，對(duì)小麥品種Alpowa和Express的重組自交系群體進(jìn)行分子標(biāo)記輔助選擇。通過前景選擇，篩選到2個(gè)聚合上述三個(gè)主效抗性QTLs(Yr39，Qhtap.wsu-6AS和Qhtap.wsu-3BL)的抗性株系、2個(gè)聚合Yr39與Qhtap.wsu-6AS的株系、2

10、個(gè)聚合Yr39與Qhtap.wsu-3BL的株系、2個(gè)聚合Qhtap.wsu-6AS與Qhtap.wsu-3BL株系。創(chuàng)制具有持久抗條銹病小麥新種質(zhì)。 本研究選用美國西北部主栽小麥品種，開展小麥條銹病抗性遺傳分析、抗病基因分子作圖及主效抗性基因聚合研究。證明美國西北部種植的小麥品種中有較多高溫成株抗病資源，為小麥抗條銹病育種提供了新的抗源材料。開展分子標(biāo)記輔助選擇，初步驗(yàn)證了QTL研究結(jié)果的可靠性和所提出的小麥分子標(biāo)記輔助抗病育