源于偃麦草小麦白粉病抗性的遗传与基因定位

论文摘要

小麦白粉病是我国乃至世界广大麦区常见的重要病害,自20世纪70年代后期以来,随着半矮秆品种的推广、栽培水平的提高和水肥条件的改善,我国的小麦白粉病由局部地区发生向全国扩展蔓延,特别是随着含抗病基因Pm8的1B/1R易位系衍生品种及其它抗源抗性的丧失,主栽品种对白粉病的抗性普遍较差,多个新的生理小种已成为优势小种并开始流行。据统计,在我国小麦白粉病的发生面积由1981年的290万公顷增加到1996年的1200万公顷,从而对小麦生产构成新的威胁。培育和推广抗病品种是防治小麦重要病害的主要手段,从小麦近缘植物种属导入新的抗病基因则是实现抗源多样化进而防止或延缓抗性丧失的有效途径。中间偃麦草和十倍体长穗偃麦草蕴藏着许多对小麦遗传改良极其有用的基因资源,是应用于小麦育种最为成功的两个多年生野生近缘植物。为导入其抗病基因,山西省农科院作物遗传研究所以感病的高产、优质小麦品种（系）为受体,八倍体小偃麦为供体,采用六·八杂交方式,育成一批丰产性好、品质优良、兼抗白粉病、条锈病等多种病害的小麦新品系,它们是优良的小麦抗病育种亲本材料。本研究采用常规遗传分析方法和分子标记技术,以分别衍生于中间偃麦草和十倍体长穗偃麦草的多抗性新品系CH5026和CH7034为材料,开展了小麦白粉病的抗性鉴定、抗性遗传分析及抗病基因的SSR标记定位,获得以下研究结果:1:CH5026是衍生于普通小麦—中间偃麦草（Th.intermedium）的八倍体小偃麦“TAI7045”的抗病新品系,它兼抗小麦的白粉病和条锈病,其系谱来源为“76216穗96/TAI7045//京411”。温室抗性评价的结果显示,无论是苗期还是成株期CH5026对白粉病菌系E09均表现为免疫,且具有与其抗性供体TAI7045及TAI7045的野生亲本中间偃麦草相似的白粉病抗性,而CH5026和TAI7045的小麦亲本均为中、高感,表明存在于CH5026的白粉病抗性来自中间偃麦草。为进一步明确其白粉病抗性的遗传规律,用高感品种（系）晋太170、CH5065分别与CH5026杂交、回交,将其F1、F2、BC1、F3,代群体及其双亲分别在太原温室用白粉病E09菌系的15号生理小种接种,并按单株调查其抗感分离之比。结果表明:F1对白粉病的感染分别为0或0;级。F2、BC1代的群体中,其抗感分离分别符合3R:1S和1R:1S;而且在F3代的株系中,全抗:抗感分离:全感为1:2:1。说明衍生于TAI7045的抗病品系CH5026对白粉病的抗性受1对显性核基因控制。使用分离群体分组分析法（BAS）和SSR标记技术,发现小麦微卫星标记Xwmc41和Xgwm539与抗病基因连锁,遗传距离为14.8cM和7.9cM,将小麦抗白粉病新基因MlCH5026定位于染色体2DL上。2:CH7034是衍生于普通小麦—长穗偃麦草（Th.ponticum）的八倍体小偃麦“小偃7430”的多抗性新种质材料,兼抗小麦的白粉病和条锈病,通过普通小麦与八倍体小偃麦“小偃7430”杂交、回交选育而成,系谱来源为“京411/小偃7430//中8601”。为明确其白粉病抗性的遗传机制及抗性基因的染色体位置,用小麦高感品系“SY95-71”与CH7034杂交,所获F1、F2及其双亲在温室用白粉病E09菌系的15号小种接种,对CH7034的白粉病抗性进行鉴定和遗传分析。结果表明,无论是苗期还是成株期,CH7034对白粉病菌均表现为免疫,且具有与其抗性供体小偃7430及野生亲本长穗偃麦草相似的白粉病抗性,F1代抗病反应型为0或0;级,F2代抗感分离比符合3R:1S,说明CH7034抗性受显性单基因控制。用307对小麦微卫星引物对一个148株的F2群体进行分析,发现小麦微卫星标记Xgwm311与抗病基因连锁,遗传距离为12.4cM。用中国春缺-四体和双端体材料进一步验证与抗病相关的片段位于2A染色体的长臂上,进而将CH7034所含的抗白粉病基因定位于小麦的2AL上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 文献综述
• 1 小麦白粉病
• 1.1 小麦白粉病的发生状况
• 1.2 小麦白粉病菌及其对小麦的生理危害
• 2 小麦抗白粉病基因
• 2.1 小麦抗白粉病基因的来源
• 2.1.1 小麦抗白粉病基因的一级基因库
• 2.1.2 小麦抗白粉病基因的二级基因库
• 2.1.3 小麦抗白粉病基因的三级基因库
• 2.2 小麦抗白粉病基因的染色体分布
• 2.3 小麦抗白粉病基因的抗性评价及其利用
• 2.4 小麦抗白粉病基因的分子标记
• 2.5 SSR分子标记技术在小麦抗白粉病基因研究中的应用
• 3 小麦抗白粉病基因的分析方法
• 3.1 基因数目和基因类型的测定
• 3.2 基因的染色体定位
• 4 偃麦草在小麦育种中的应用
• 4.1 中间偃麦草在小麦育种中的应用
• 4.1.1 中间偃麦草的植物学特性
• 4.1.2 中间偃麦草与小麦染色体组间的亲缘关系
• 4.1.3 中间偃麦草在小麦育种中的应用成就
• 4.1.4 中间偃麦草在抗白粉病育种中的应用情况
• 4.2 长穗偃麦草在小麦育种中的应用
• 4.2.1 长穗偃麦草的植物学特性
• 4.2.2 长穗偃麦草与小麦染色体组间的亲缘关系
• 4.2.3 长穗偃麦草在小麦遗传改良中的应用成就
• 5 本研究的主要目的、意义
• 第二章 源于中间偃麦草的小麦新品系CH5026抗白粉病基因的染色体定位
• 1 材料和方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 抗病性鉴定
• 1.2.2 基因组总DNA的提取及检测
• 1.2.2.1 基因组总DNA的提取
• 1.2.2.2 基因组DNA的检测
• 1.2.3 抗病池和感病池的建立
• 1.2.4 SSR分析和PCR反应
• 1.2.4.1 SSR分析
• 1.2.4.2 扩增反应体系
• 1.2.4.3 反应程序
• 1.2.5 聚丙烯酰氨凝胶电泳及银染
• 1.2.5.1 聚丙烯酰氨凝胶的制备
• 1.2.5.2 电泳
• 1.2.5.3 银染
• 1.2.5.4 电泳及银染试剂配方
• 1.2.6 标记分析
• 1.2.7 连锁分析
• 2 结果与分析
• 2.1 CH5026、八倍体小偃麦TAI7045及其亲本的抗白粉性表现
• 2.2 抗性基因的遗传分析
• 2.3 CH5026抗性基因的SSR分析和染色体定位
• 2.3.1 CH5026抗性基因的SSR分析
• 2.3.2 CH5026抗性基因的染色体定位
• 2.4 中国春缺四体和双端体验证标记
• 3 讨论
• 第三章 源于长穗偃麦草的小麦新品系CH7034抗白粉病基因的染色体定位
• 1 材料与方法
• 1.1 材料
• 1.2 方法
• 1.2.1 白粉病抗性鉴定
• 1.2.2 基因组总DNA的提取及检测
• 1.2.3 抗病池和感病池的建立
• 1.2.4 SSR分析和PCR反应
• 1.2.5 聚丙烯酰氨凝胶电泳及银染
• 1.2.6 标记分析
• 1.2.7 连锁分析
• 2 结果与分析
• 2.1 白粉病抗性鉴定与遗传分析
• 2.2 CH7034抗病基因SSR分析与染色体定位
• 2.2.1 CH7034抗病基因SSR标记分析
• 2.2.2 CH7034抗病基因染色体定位
• 3 讨论
• 3.1 关于CH7034分子标记
• 3.2 关于长穗偃麦草
• 3.3 关于BSA分池法
• 第四章 结论
• 参考文献
• 发表文章
• 致谢
• 个人简况及联系方式