一粒小麦中抗白粉病新基因的发掘

论文摘要

由白粉菌侵染引起的白粉病是小麦的重要病害之一，抗病品种的培育和利用是控制该病害的关键措施。为了发现新的小麦抗白粉病基因，对抗白粉病的8份一粒小麦和2份二粒小麦种质进行了抗性遗传分析。结果表明一粒小麦223410、223418、223423和223426携一个显性抗病基因；223404和223414携一个隐性抗病基因；一粒小麦223405、223409和二粒小麦223309、223310携多个抗病基因。等位性测验表明223410、223418、223423和223426的抗病基因相互等位或者紧密相斥连锁，223409中有一个抗病基因与223410的抗病基因相互等位或者紧密连锁，223404的抗病基因与223410的抗病基因在遗传上相互独立，223309与223310可能携有相互等位或者紧密连锁的抗病基因。标记分析表明223410的抗病基因Mlm2033和223426的抗病基因Mlm80均与染色体7A长臂的Xgwm344紧密连锁。为了比较它们与位于7AL的Pml的关系，将已报道的与Pml紧密连锁的五个RFLP标记转化成了STS标记，其中三个在作图亲本间检测到多态，并被定位于紧靠Mlm2033与Mlm80的位置。其中来源于RFLP标记PSR680的Xmag2185与Mlm2033和Mlm80两基因的遗传距离不到2 cM。此外通过比较基因组作图和EST-STS标记分析还发现了与这两个抗病基因连锁的多个标记。该研究为Pml位点的图位克隆打下了基础，同时也将促进这些抗病基因向普通小麦转移。标记分析表明一粒小麦223404的抗病基因mlm404位于染色体5AL，SSR标记位点Xzmf39和Xzmg43分别位于基因的两侧，与其遗传距离分别为2.8 cM和2.0 cM。为了精细定位该基因，我们用5AL的RFLP探针和EST开发的STS标记丰富了mlm404附近的标记密度，发现了与其更为紧密连锁的STS标记MAG1493。mlm404与大麦抗白粉病基因Mlo直系同源基因TmMlo紧密连锁，遗传距离为1.0 cM。与感病材料223389相比，抗病材料223404的TmMlo编码的蛋白有一个氨基酸替换。此外，223404的TmMlo表达受到抑制。基因mlm404是一个未报道的新抗白粉病基因位点。遗传分析表明一粒小麦223405的白粉病抗性由一个主效隐性抗病基因加微效基因共同控制。利用177个F2：3家系进行简单区间作图在染色体5AL的Xzmf39／Xmag1491～Xmag1493区间发现了一个主效QTL Qpm. nau-5A。该QTL解释了57.8％的表型变异，其抗性等位位点来源于抗病亲本223405。来自于感亲本223389的等位位点呈显性，显性度为73.4％。连锁的分子标记表明Qpm. nau-5A可能是mlm404的一个等位基因。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 文献综述
• 一、小麦白粉病的发生、流行与危害
• 二、小麦抗白粉病的机制
• （一） 小麦白粉菌的专化性
• （二） 小麦抗白粉病的遗传
• 1、质量抗性与数量抗性
• 2、抗白粉病基因的定位和分子标记
• 三、小麦抗白粉病基因的发掘和利用
• （一） 小麦抗白粉病基因的发掘
• 1、从普通小麦中发掘的抗白粉病基因
• 2、从小麦近缘物种中发掘的抗白粉病基因
• 1) 来自一粒小麦的抗白粉病基因
• 2) 来自二粒小麦的抗白粉病基因
• 3) 来自提莫菲维小麦的抗白粉病基因
• 4) 来自节节麦的抗白粉病基因
• 3、从远缘物种中发掘的抗白粉病基因
• 1) 来自山羊草的抗白粉病基因
• 2) 来自黑麦的抗白粉病基因
• 3) 来自簇毛麦的抗白粉病基因
• （二） 抗白粉病基因的合理利用
• 四、植物抗病的分子机制
• （一） 非寄主抗性
• （二） R基因抗性
• 1、R蛋白的结构
• 2、无毒蛋白及其与R蛋白的识别
• 3、植物防卫信号的传导
• 1) NB-LRR类R基因引发的信号传导
• 2) Pto引发的防卫信号传导
• 3) 胞外LRR类抗病基因引发的防卫信号传导
• 4、系统获得性抗性（SAR）
• （三） 非小种专化性抗性
• （四） 隐性抗病基因的抗病机制
• 1、被动抗性机制
• 2、主动抗性机制
• 1) mlo基因介导的抗性
• 2) 水杨酸依赖的抗性
• 3、隐性基因的例外
• （五） 数量抗性的分子抗病机制
• （六） 不同抗性间的关系与抗病基因的发掘
• 1、不同抗性间的关系
• 2、抗病相关基因的保守性
• 第二章 一粒小麦和二粒小麦抗白粉病的遗传分析
• 引言
• 材料与方法
• 一、植物材料
• 二、抗性鉴定
• 三连锁分析
• 结果
• 一、抗性遗传
• 二、等位性测验
• 讨论
• 第三章 一粒小麦223410和223426中抗白粉病基因的定位
• 引言
• 材料与方法
• 一、植物材料
• 二、标记分析
• 三、连锁分析
• 结果
• 一、Mlm2033与Mlm80的染色体定位
• 二、Pml同抗病基因Mlm2033及Mlm80的关系
• 三、与Mlm2033及Mlm80连锁的其它标记的发现
• 四、Mlm2033的精确定位
• 讨论
• 第四章 一粒小麦223404抗白粉病的遗传分析
• 引言
• 材料与方法
• 一、植物材料
• 二、标记分析
• 三、总RNA提取
• 四、Mlo同源基因的扩增
• 五、Southern杂交
• 结果
• 一、mlm404的染色体定位
• 二、mlm404的精细定位
• 三、比较基因组分析
• 四、TmMlo与mlm404的关系
• 讨论
• 第五章 一粒小麦223405抗白粉病的遗传分析
• 引言
• 材料与方法
• 一、植物材料与抗性鉴定
• 二、遗传力的计算
• 三、标记分析
• 四、QTL定位
• 结果
• 一、白粉抗性遗传
• 二、抗感池筛选
• 三、QTL定位
• 讨论
• 参考文献
• 发表论文情况