玉米抗纹枯病分子标记辅助选择与表型选择的比较

论文摘要

玉米纹枯病是世界上玉米产区广泛发生、严重危害玉米产量的病害之一。现已成为影响西南地区玉米生产最严重的病害。多年来玉米抗纹枯病育种主要靠表型鉴定选择,而近年来发展起来的分子标记辅助育种,也停留在标记鉴定、定位、作图等基础环节上,在育种中的应用还很不够。因此,本研究针对玉米纹枯病危害日益严重、纹枯病抗源又极为匮乏以及选育方法极待完善的现状,利用抗玉米纹枯病低代育种群体,采用常规遗传育种研究和现代分子生物学技术相结合的方法,对抗性表型变异、农艺性状相关性、标记辅助选择育种等方面,进行了较为系统的探索研究,以期为玉米纹枯病育种提供一定的理论依据。取得的主要结果如下:1.接种鉴定结果表明,CML270的病情指数为13.59%,按抗感程度划分标准,属于高抗玉米纹枯病自交系;478的病情指数为83.62%,按抗感程度划分标准,属于高感纹枯病自交系;F1的病情指数为48.96%,介于P1、P2之间,表现为中抗-中感。由此可以看出,两亲本间在抗感程度上存在明显的差异,进一步验证了CML270为高抗玉米纹枯病自交系。2.单点方差分析结果表明,病斑高、株高和穗位高等性状在基因型间的差异均达极显著水平,说明玉米纹枯病受基因型影响。两地联合方差分析表明,地点间差异表现为极显著,说明环境对玉米纹枯病的影响极为明显;家系间、家系×地点差异表现为显著,说明家系间和家系×地点对病情指数影响明显。而地点内区组间差异不显著,说明同一试验地点内不同区组对纹枯病病情指数无明显影响。由此可以看出,玉米纹枯病病情指数受环境影响要比基因型及基因型与环境互作影响大得多。3.F2:4群体的病情指数与部分农艺性状的相关分析结果表明,病情指数与穗位高呈极显著负相关,说明玉米穗位较高相应病情指数较低;穗位较低病情指数相应较高。因此,在抗玉米纹枯病育种中,通过对穗位高的适度选择,可能有助于提高玉米对纹枯病的抗性。4.穗高/株高与田间抗性鉴定比较表明,郫县点田间抗性鉴定中共筛选出37个中抗以上的家系,这些中选家系的穗位高/株高大多都在0.32～0.53之间,且多数（26个）家系穗位高/株高在0.40以上。雅安点筛选出38个中抗以上的家系,穗位高/株高在0.29～0.44之间,多数（31个）家系穗位高/株高在0.35以上。两点比较结果均与相关分析结果基本一致。充分说明,利用穗位高/株高进行表型选择对提高抗玉米纹枯病特性将会起到一定的作用。至于选择指标是否以穗位高/株高0.35-0.40为宜,尚值得进一步研究。5.单标记、双标记对两点标记选择结果比较表明,phi116标记在两个试验点共检测到54个带型为A的家系,其中郫县点经接种鉴定表现为抗性家系25个（占46.30%）;雅安点抗性家系18个（占32.48%）。umc1044标记在两个试验点共检测到59个带型为A的家系,其中郫县点抗性家系21个（占35.60%）;雅安点抗性家系16个（占26.42%）。两个标记联合进行选择,郫县点经接种鉴定表现为抗性家系17个（占31.13%）;雅安点经接种鉴定表现为抗性家系16个（占29.34%）。由上可以看出,利用双标记选择明显比单标记选择准确性高,且试验环境不同,鉴定结果有较大的差别,说明用多个标记、多种环境比用单个标记、单一环境的选择压力更大,选择效果可能更好。6.对部分抗性家系的分析表明,在抗性家系中多数单株的病级为0-3级,而5-9级的单株较少。如家系1114-1共调查15株,其中有6个单株的病级为0级,有2个单株的病级为1级,2个单株的病级为2级,抗病指数为33.33%;家系1124-1有7个单株的病级为0级,有2个单株的病级为1级,有3个单株的病级为5级,抗病指数为29.62%;家系1160-1有6个单株的病级为0级,1个单株的病级为1级,有1个单株的病级为3级,抗病指数为36.30%,进一步证明利用本课题组现有连锁标记辅助选择具有一定的可靠性。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 纹枯病研究概述
• 1.1.1 玉米纹枯病的发生与危害
• 1.1.2 症状
• 1.1.3 病原菌
• 1.1.4 致病机理
• 1.1.5 抗病机制
• 1.1.6 发病规律及防治措施
• 1.2 玉米纹枯病抗性遗传和标记研究
• 1.2.1 抗性遗传研究
• 1.2.2 标记及QTL定位研究
• 1.3 分子标记辅助选择方法及应用概述
• 1.3.1 分子标记辅助选择方法
• 1.3.2 分子标记辅助选择应用
• 2 研究目的和意义
• 3 试验材料与方法
• 3.1 试验材料与试验病菌
• 3.2 田间试验方案
• 3.2.1 接种方法与接种时间
• 3.2.2 田间调查方法
• 3.2.3 田间观察记载项目
• 3.2.4 病情调查记载方法
• 3.3 统计分析方法
• 3.4 室内试验方案
• 3.4.1 叶片取样
• 3.4.2 连锁标记的筛选
• 3.4.3 实验操作及方法
• 4 结果与分析
• 4.1 纹枯病抗性表型变异分析
• 4.1.1 玉米纹枯病抗性表现
• 4.1.2 性状统计分析
• 4.1.3 病情指数两地的联合方差分析
• 4.2 病情指数与农艺性状的相关分析
• 4.3 穗高/株高鉴定与田间抗性鉴定的比较
• 4.4 利用紧密连锁标记鉴定F2:4群体结果分析
• 4.4.1 多态性SSR分子标记筛选结果
• 4.4.2 紧密连锁标记对F2:4群体鉴定结果
• 4.4.3 标记鉴定和表型鉴定的比较
• 4.4.4 单标记、双标记及两点选择结果比较
• 4.4.5 抗性家系分析
• 5 讨论
• 5.1 农艺性状与病情指数关系
• 5.2 对表型选择的再认识
• 5.3 分子标记辅助选择
• 5.3.1 受遗传背景影响
• 5.3.2 遗传图谱密度不够
• 5.3.3 QTL定位的可靠性
• 5.3.4 基因型和表现型相结合的选择方法
• 5.3.5 分子标记的成本核算
• 5.4 分子标记辅助育种目前存在的问题及建议
• 5.4.1 QTLs初级定位精确度的提高
• 5.4.2 QTLs的精细定位
• 5.5 展望
• 6 下一步工作计划
• 参考文献
• 致谢