一个新的小麦白粉病抗性基因的发现与分子标记定位

论文摘要

由禾本科布氏白粉菌小麦专化型（Blumeria graminis f. sp. tritici, Bgt）引起的小麦白粉病是一种严重的叶部病害。培育抗病品种较其它化学和栽培防治是一种最经济、环保而有效的方法。然而,由于小麦白粉菌生理小种多,毒性频率变异快等特点,致使大部分抗病品种在生产上大规模推广3-5年后便失去抗性。因此,发掘和鉴定新的抗白粉病基因在小麦育种道路上是一项坚持不懈的工作。从德国引进的小麦新种质Tabasco是本实验室鉴定得到的一个抗白粉病优异资源。它在南京地区高抗田间白粉病菌种。为此,本实验室用我国第一个糯小麦品种宁糯麦1号（不含有效抗白粉病基因）与Tabasco杂交,构建了F1、F2及F2：3家系,用于白粉病抗性遗传分析和分子标记定位,以期发掘出一个新的抗白粉病基因并能有效的将其应用于育种和生产。对F1进行大田诱发鉴定显示,宁糯麦1号和诱发行苏麦3号于拔节前已高度感病,F1整个生育期则表现高抗。用Bgt19生理小种对472株F2群体进行室内苗期鉴定,结果显示,抗感植株数目比为359：113,经卡方测验符合3：1的分离比例。结合F1和F2鉴定结果可推断Tabasco中存在一个显性的主效抗白粉病基因,我们暂时将其命名为PmTa.随后用436个F2：3家系进行验证,纯抗、杂抗和纯感的家系数分别为101、238和97,经卡方测验符合1：2：1的分离比例,从而进一步验证了F2的基因型。借助分子标记手段,运用BSA法分别等量混合6株高抗单株DNA和6株高感单株DNA,配成抗池和感池,结合抗感亲本对挑取的覆盖全基因组的244对标记进行多态性检测,寻找在抗感亲本和抗感池之间多态一致的标记,从而推测抗病基因所在染色体。结果显示位于5DS的SSR标记.Xgwm205在抗感亲本和抗感池间表现一致的多态,群体检测与目的基因连锁,遗传距离为17.6cM。随后根据已发表的小麦遗传图谱,对5D染色体短臂及其着丝粒区域的标记（46对）进行多态性筛选与群体检测,发现Xcfd81位于目的基因的另一侧,遗传距离为3.1 cM。根据已定位在5DS的EST序列开发出了一个STS标记Xmp510,距离目的基因1.3cM。由于实验中鉴定到的目的基因与已报道的Pm2位点相近,为此用15个Bgt生理小种对Tabasco与Ulka/8*Cc（含Pm2）进行抗谱分析。结果显示,Tabasco高抗所有生理小种,而U1ka/8*Cc对其中四个生理小种高感,二者的抗谱不同,可以确定Tabasco的抗病基因不同于Pmm2。此外,用Tabasco与Ulka/8*Cc配置杂交组合并构建了含205个F2单株的群体用于等位性测验。用对Tabasco和Ulka/8*Cc均不致病的Bgt1小种对该群体进行苗期抗白粉病鉴定。结果显示,无感病单株出现,说明PmTa与Pm2在同源染色体的同一位点或二者连锁较紧密。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 前言
• 1 寄主-病原物相互作用的遗传学基础
• 1.1 植物-微生物相互关系及遗传变异
• 1.2 基因对基因假说
• 1.3 生理小种和鉴别寄主
• 2 小麦白粉病
• 2.1 小麦白粉病病原菌生理特点及发病
• 2.2 小麦白粉病的危害
• 2.3 小麦白粉病的循环规律
• 2.4 小麦白粉病的发生
• 2.5 小麦白粉病的防治
• 2.5.1 药剂防治
• 2.5.2 栽培防治
• 2.5.3 种植抗病品种
• 3 分子标记技术
• 4 小麦的基因源
• 4.1 普通小麦的一级基因源
• 4.2 普通小麦的二级基因源
• 4.3 普通小麦的三级基因源
• 5 小麦抗白粉病基因研究
• 5.1 小麦抗白粉病基因研究的基本流程
• 5.2 小麦抗白粉病等位基因的鉴别方法-等位性测验
• 5.3 小麦白粉菌不同生理小种区分不同基因的方法-基因推导法
• 5.4 小麦抗白粉病基因的研究现状
• 5.4.1 来自于小麦一级基因源的抗白粉病基因
• 5.4.2 来自于小麦二级基因源的抗白粉病基因
• 5.4.3 来自于小麦三级基因源的抗白粉病基因
• 6 小麦抗白粉病基因的抗性评价及其利用
• 7 本论文的研究目的及应用
• 第二章 普通小麦Tabasco抗白粉病遗传分析
• 引言
• 材料与方法
• 1 实验材料
• 2 实验方法
• 2.1 白粉病抗性鉴定
• 1群体鉴定F₁'>2.1.1 F₁群体鉴定F₁
• 2群体鉴定F₂'>2.1.2 F₂群体鉴定F₂
• 2:3家系鉴定F_2:3'>2.1.3 F_2:3家系鉴定F_2:3
• 2.2 遗传分析
• 结果
• 1群体鉴定The results of F₁'>1 F₁群体鉴定The results of F₁
• 2群体鉴定The results of F₂'>2 F₂群体鉴定The results of F₂
• 2:3家系鉴定The results of F_2:3'>3 F_2:3家系鉴定The results of F_2:3
• 讨论
• 第三章 Tabasco抗白粉病基因的分子标记定位
• 引言
• 材料与方法
• 1 实验材料
• 2 实验方法
• 2.1 基因组DNA的提取
• 2.2 SSR引物的选取
• 2.3 用BSA法进行引物的多态性筛选及连锁分析
• 2.4 新的连锁标记的开发
• 2.5 PCR及电泳技术
• 2.6 连锁作图
• 2.7 物理定位
• 结果
• 1 抗白粉病基因PmTa的连锁分析
• 2 抗白粉病基因PmTa的染色体物理定位
• 3 EST-STS标记的开发
• 讨论
• 第四章 用基因推导法和等位性测验鉴定PmTa与Pm2的异同
• 引言
• 材料与方法
• 1 实验材料
• 2 实验方法
• 2.1 运用不同的小麦白粉菌进行致病性鉴定
• 2.2 等位性测验
• 结果
• 1 抗谱鉴定结果
• 2 等位测验结果
• 讨论
• 全文总结
• 本研究的创新点
• 参考文献
• 致谢