玉米穗粒腐病遗传效应分析及抗性QTL定位

论文摘要

由串珠镰刀菌（Fusarium moniliforme）引起的玉米穗粒腐病（Maize Ear Rot）是一种世界性的真菌病害，目前已成为危害我国特别是西南地区玉米生产的主要病害之一。实践证明，培育和种植抗病品种是防治玉米穗粒腐病经济有效途径，而抗病育种的成效取决于对抗源和抗病遗传规律的认识。本论文开展抗性遗传和对抗性基因QTL定位研究，以期对玉米穗粒腐病的育种提供技术和材料支撑。主要研究结果如下： 1．以不同生态条件下接种鉴定的抗病自交系R15和感病自交系掖478（通讯资料）为亲本。进行杂交并组配F1、BC1、BC2、F2。以这6个世代为供试材料，对抗性遗传关系进行研究，结果表明：玉米穗粒腐病抗性是数量性状，受到至少5对以上的基因控制；抗性遗传关系以加性效应为主，同时存在显性和加性×显性上位性效应。 2．以R15（抗）和掖478（感）为亲本配置F2分离群体为作图群体，构建了含151个SSR标记和88个AFLP标记的遗传连锁图谱，覆盖玉米基因组3463.5cM，标记间平均距离14.5cM。采用复合区间定位分析，在雅安，检测到玉米穗粒腐病抗性QTL基因座6个，分别位于第2，3，4，6，9染色体上，各QTL的贡献率在8.3％～25.7％之间；在绵阳，检测到位于第1，6，7，9染色体上的玉米穗粒腐病抗性QTL基因座4个，分别解释表型变异的11.3％～26.4％。在这10个抗性QTL中，共有的QTL基因座仅有两个（分别位于第6和第9号染色体上）。表明玉米穗粒腐病抗性受环境影响较大。基因作用方式以加性效应为主，但同时存在显性和部分显性效应。 3．利用F2：3群体定位了控制株高和穗位高的QTL基因位点，分别位于2，3，4，6和2，4，8染色体上。比较抗穗粒腐病的QTL与株高、穗位高QTL的定位结果发现，抗玉米穗粒腐病的QTL与控制株高、穗位高的QTL有所不同。表明抗性与株高和穗位高在遗传上没有紧密的连锁关系，表现独立遗传。为玉米穗粒腐病分子标记辅助选择（MAS）和抗性基因分离与克隆提供技术和材料支撑。 4．本研究共检测到由串珠镰刀菌引起的穗腐病抗性QTL基因座10个，分布于除5和10染色体以外的其余8条染色体上。Perez对墨西哥高原玉米串珠镰刀菌穗腐病进行抗性QTL分析，共检测到13个抗性QTL基因座，分布在玉米10条染色体上。本研究结果与Perez研究结果有所不同。这可能是由于以下原因造成的：（1）没被检测到的QTL基因座可能仅位于高原种质中；（2）所用的亲本来源不同；（3）所用的分

论文目录

• 缩略词
• 摘要
• Abstract
• 1 文献综述
• 1.1 玉米穗腐病的发生与危害
• 1.2 玉米穗腐病的症状及分级标准
• 1.2.1 症状
• 1.2.2 分级标准
• 1.3 穗腐病病原
• 1.4 玉米穗腐病病原菌的接种方法
• 1.4.1 注射法
• 1.4.2 牙签法
• 1.4.3 花丝喷雾法
• 1.5 发病机理
• 1.5.1 病原菌侵染规律
• 1.5.2 发病条件
• 1.5.3 防治措施
• 1.6 抗源鉴定和抗性遗传关系
• 1.6.1 抗源鉴定
• 1.6.2 抗性遗传的关系
• 1.7 植物抗病机理
• 1.7.1 植物抗病性的表现
• 1.7.2 经典植物病理学关于植物抗病性和抗病基因的概念
• 1.8 分子遗传研究
• 1.8.1 分子标记
• 1.8.2 遗传连锁图谱的构建
• 1.8.3 QTLs定位的方法
• 1.8.4 QTL精细定位和克隆
• 1.8.5 分子标记辅助选择（MAS）
• 1.8.6 QTL定位研究现状
• 1.8.7 抗穗腐病QTL定位研究现状
• 2 立题依据
• 2.1 研究目的和意义
• 2.2 主要研究内容
• 2.3 实验总体设计
• 3 材料与方法
• 3.1 玉米穗粒腐病的抗性遗传分析
• 3.1.1 材料与试验设计
• 3.1.2 病原菌的来源和制备
• 3.1.3 接种鉴定方法
• 3.1.4 遗传分析方法
• 3.2 玉米抗穗粒腐病数量性状基因定位
• 3.2.1 供试材料
• 3.2.2 田间试验设计与表型鉴定
• 3.2.3 玉米叶片DNA的提取
• 3.2.4 SSR分析
• 3.2.5 AFLP分析
• 3.2.6 数据分析和图谱构建
• 3.2.7 QTL定位和效应分析
• 4 结果与分析
• 4.1 玉米抗穗粒腐病的遗传分析
• 4.1.1 玉米穗粒腐病抗性表现
• 4.1.2 玉米穗粒腐病的基因效应分析
• 4.1.3 玉米穗粒腐病的抗病基因对数
• 4.2 玉米抗穗腐病数量性状基因定位
• 4.2.1 病情指数的方差分析
• 4.2.2 SSR和AFLP遗传连锁图谱的构建
• 4.2.3 玉米抗穗粒腐病QTL分析
• 5 讨论
• 5.1 供试材料的评价及利用
• 5.2 抗病QTL的表达
• 5.2.1 玉米抗穗粒腐病的遗传研究
• 5.2.2 玉米串珠镰刀菌穗粒腐病抗性QTL
• 5.2.3 抗病QTL的表达与株高和穗位高的关系
• 5.2.4 偏分离
• 5.2.5 超亲遗传
• 5.3 抗玉米穗粒腐病的机制
• 5.4 饱和图谱构建和抗玉米穗粒腐病基因的精细定位
• 5.4.1 饱和图谱的构建
• 5.4.2 精细定位与图位克隆
• 5.5 玉米穗粒腐病抗性育种
• 5.5.1 玉米穗粒腐病抗病育种策略
• 5.5.2 玉米穗粒腐病抗病资源的发掘和筛选
• 5.5.3 玉米穗粒腐病抗病育种方法探讨
• 5.5.4 玉米抗穗粒腐病的分子标记辅助选择（MAS）
• 5.6 抗穗腐病研究的发展方向和策略
• 6 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附图1 F2：3群体感穗腐病情况及亲本R15、478株高对比
• 附图2 不同病原菌引起的穗腐病特征比较
• 附图3 利用F2：3群体检测出的穗腐病抗性QTL所在染色体上的LOD曲线图（雅安）
• 附图4 利用F2：3群体检测出的穗腐病抗性QTL所在染色体上的LOD曲线图（绵阳）
• 附图5 利用F2：3群体检测出的控制株高QTL所在染色体上的LOD曲线图
• 附图6 利用F2：3群体检测出的控制穗位高QTL所在染色体上的LOD曲线图
• 博士期间发表文章