中國小麥品種中抗葉銹基因的基因定位和等位性檢測.pdf

1、由小麥葉銹菌(Puccinia triticina)引起的小麥葉銹病是很多國家嚴(yán)重的小麥病害。它對環(huán)境的適應(yīng)性較強,在種植小麥的地區(qū)都可以發(fā)病,可以造成重大的損失。隨著全球氣候變暖,未來的溫度條件將會更加適合小麥葉銹病的發(fā)生和流行。實踐證明,利用抗病品種是防治小麥葉銹病最為經(jīng)濟有效的措施。要想利用抗病基因控制葉銹病,必須持續(xù)不斷地發(fā)掘和標(biāo)記小麥抗葉銹新基因。小麥抗銹基因的分析方法很多,可以依據(jù)不同的研究目的和試驗條件等來選擇合適的方法。

2、實踐證明,EST標(biāo)記和SSR標(biāo)記在小麥抗葉銹基因的輔助育種工作中是非常有效的。小麥品種周8425B于1984年培育出至今在中國麥區(qū)對小麥葉銹、條銹和白粉病仍有抗性,在之前的研究中,我們定位了周8425B中的一個顯性抗葉銹病LrZH84,同該基因緊密連鎖的SSR標(biāo)記gwm582和bare8遺傳距離分別為3.9cM和5.2cM,本研究中利用EST和STS標(biāo)記在周8425B和中國春雜交得到較大的F2群體中對LrZH84進行了精細(xì)定位,并對Lr

3、ZH84附近的抗葉銹基因進行了等位性檢測;小麥品系天95HF2和SW8588具有良好的綜合農(nóng)藝性狀,但其所攜帶的抗葉銹基因尚不清楚,需要進一步試驗以確定其所含有小麥抗葉銹病基因。本研究利用基因推導(dǎo)、抗病性遺傳分析以及分子標(biāo)記技術(shù)對天95HF2和SW8588的抗葉銹基因進行鑒定。主要取得以下成果:
　　 1.用葉銹菌THTT對抗病親本周8425B、感病親本中國春及其雜交后代2086株F2單株進行抗性鑒定與統(tǒng)計分析,結(jié)果表明,周84

4、25B對THTI的抗性由單個顯性基因控制;用70對EST引物對兩親本及抗感池進行篩選,發(fā)現(xiàn)3個EST標(biāo)記BF474863、BE497107和CD373538同LrZH84緊密連鎖,遺傳距離為0.7cM到1.7cM,在LrZH84兩側(cè)最近的兩個EST標(biāo)記為BE497107-1B和BF474863-1B,遺傳距離分別為0.7cM和0.7cM。
　　 2.根據(jù)EST標(biāo)記BF474863的PCR擴增片段序列設(shè)計了一個STS標(biāo)記Hbsf-

5、1。它在抗病親本以及抗池中都擴增出了預(yù)期的1006 bp的特異條帶,且DNA比對顯示Hbsf-1擴增出的PCR產(chǎn)物序列與相應(yīng)的EST標(biāo)記BF474863的擴增產(chǎn)物一致。用Hbsf-1分析F2群體所得結(jié)果也與相應(yīng)的EST標(biāo)記BF474863的結(jié)果一致,與LrZH84的遺傳距離為0.7cM。
　　 3.用STS標(biāo)記Hbsf-1檢測帶有不同已知抗病基因的40個NIL,僅在RL6078(Lr26)中檢查到了1006 bp的特異條帶,由于

6、Lr26和LrZH84都出現(xiàn)在周8425B中且距離很近,因此該STS標(biāo)記也可以檢查這些品系中的Lr26;用STS標(biāo)記Hbsf-1檢測38個來源于周8425B的品系,在31個抗病品系中發(fā)現(xiàn)該標(biāo)記,在6個感病品系中沒有該標(biāo)記,抗病品系濮96105中沒有擴增出LrZH84的特異性條帶,說明該品系可能攜帶有不同的抗THTT的基因或者它是一個重組體。這些結(jié)果表明,STS標(biāo)記Hbsf-1可有效的檢測來源于周8425B衍生品系中的LrZH84。

7、>　　 4.用葉銹菌小種PHTS接種606株周8425B和RL6147(Lr44)雜交所得的F2單株以及兩個親本以檢測LrZH84和Lr44的等位性。結(jié)果顯示,RL6147(Lr44)和周8425B表現(xiàn)抗病(IT1 or2),F2群體中605株表現(xiàn)抗病(IT0-2),1株表現(xiàn)感病(IT4),可知LrZH84和Lr44遺傳距離很近,估算為8.19±2.4 eM。
　　 5.用葉銹菌小種THTT接種837株西農(nóng)1163-4和周84

8、25B雜交得到的F2單株以及838株貴州98-18和周8425B雜交得到的F2單株,全部表現(xiàn)抗病(IT O;-1),這兩個基因同LrZH84的最大重組率為0.0036(p=0.05),表明LrXi、LrG98同LrZH84很可能為等位基因或緊密連鎖基因。
　　 6.用葉銹菌小種THTT接種145株周麥11和中國春雜交得到的F2單株,結(jié)果顯示周麥11中有2個顯性抗病基因。用2個同LrZH84緊密連鎖的標(biāo)記gwm582和ω-seca

9、lin/Glu-B3檢測8個感病單株,全部為中國春的帶型,表明周麥11中其中一個抗病基因是LrZH84。在另一個苗期試驗中,用葉銹菌小種FHTT接種周8425B以及285株周麥11和中國春雜交得到的F2單株,F2群體表現(xiàn)單基因分離比例。用2個同LrZH84緊密連鎖的標(biāo)記gwm582和ω-seealin/Glu-B3檢測全部F2單株,結(jié)果表明該抗病基因同LrZH84位置不同,由此可知LrZH84對小種FHTT感病,周麥11中還攜帶一個未知

10、抗葉銹病基因。
　　 7.用葉銹菌小種FHTT接種西農(nóng)1163-4和Thatcher雜交得到的232株F2單株,表現(xiàn)為單基因分離比例,用2個同LrZH84緊密連鎖的標(biāo)記gwm582和ω-seealin/Glu-B3檢測全部F2單株,結(jié)果表明該基因同標(biāo)記連鎖并可能為LrXi,這些結(jié)果表明LrXi明顯不同于LrZH84。
　　 8.天95HF2苗期對16個中國葉銹菌生理小種表現(xiàn)高抗或中抗,其抗譜不同于任何一個已知的抗葉銹基因

11、的抗譜。分子標(biāo)記檢測表明,天95HF2攜帶1BL·1RS易位系可能含有抗葉銹基因Lr28;在苗期接菌實驗中分別用小種FHTT和PHTS接種天95HF2與鄭州5389雜交獲得的F2代群體,經(jīng)鑒定后發(fā)現(xiàn)群體分別呈現(xiàn)3:1和15:1的分離比例,近一步用SSR和STS分子標(biāo)記進行鑒定可知,天95HF2中還含有抗葉銹基因Lr1和LrZH84。
　　 9.用15個中國葉銹菌生理小種對小麥材料SW8588和30個已知抗葉銹病基因的近等基因系材

12、料進行了苗期抗葉銹鑒定,結(jié)果顯示SW8588中不含有Lr1,抗性可能由其他未知抗病基因提供:用小種FHTT接種SW8588和鄭州5389雜交獲得的后代群體進行抗葉銹病鑒定,F2群體經(jīng)卡方測驗抗感分離符合3:1的理論分離比例,表明SW8588對小種FHTT的抗病性由1個顯性基因控制,暫命名為LrSW85,分子標(biāo)記檢測結(jié)果發(fā)現(xiàn)與Lr1共分離的STS標(biāo)記WR003在抗感親本及抗感池間均有多態(tài)性,用該標(biāo)記檢測F2群體,結(jié)果顯示該標(biāo)記同抗病基因共