黃瓜重要抗病基因的分子標(biāo)記研究及遺傳圖譜的構(gòu)建.pdf

1、黃瓜是全球普遍栽培的主要蔬菜作物,其栽培面積在我國保護(hù)地蔬菜中居首位,對保證我國蔬菜周年均衡供應(yīng)方面具有十分重要的作用.目前黃瓜的分子生物學(xué)研究基礎(chǔ)比較薄弱,這一方面給黃瓜分子遺傳的研究造成困難,另一方面也為我國在分子生物學(xué)的研究進(jìn)入世界研究前沿帶來了機(jī)遇.因此,開展黃瓜的分子育種研究具有重要的理論和應(yīng)用意義. 建立分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)系統(tǒng)并構(gòu)建飽和通用的黃瓜遺傳圖譜是開展黃瓜分子育種研究的基礎(chǔ).黃瓜的重要經(jīng)濟(jì)性狀較多,其中抗病性尤為重

2、要,但抗病性的鑒定在技術(shù)上較為復(fù)雜,易受環(huán)境、菌種質(zhì)量、操作水平等影響,特別是多種病害的同時(shí)鑒定,更有許多技術(shù)上的問題有待解決.因此,建立黃瓜抗病性分子標(biāo)記輔助育種技術(shù)系統(tǒng)是首選研究課題.黃瓜分子遺傳圖譜構(gòu)建的研究已經(jīng)取得了重要進(jìn)展,但是已構(gòu)建的圖譜多數(shù)是以F<,2>為作圖群體的臨時(shí)圖譜,并且圖譜的飽和度均不高,采用的作圖群體和分子標(biāo)記各異,缺乏通用性和實(shí)用性.因此,采用永久作圖群體構(gòu)建飽和通用的黃瓜遺傳圖譜是當(dāng)前需要解決的問題.

3、 本項(xiàng)研究從當(dāng)前黃瓜分子生物學(xué)研究的現(xiàn)狀、育種的需求以及我們已有的工作基礎(chǔ)出發(fā),確定以建立黃瓜抗病性分子標(biāo)記輔助育種系統(tǒng)為切入點(diǎn),首先開展五種主要病害抗性基因連鎖分子標(biāo)記研究;與此同時(shí),以RIL,群體為材料構(gòu)建黃瓜分子遺傳圖譜,逐步對重要性狀進(jìn)行基因定位,并且開始篩選用于圖譜整合的SSR錨定標(biāo)記,為最終通過圖譜整合策略,構(gòu)建高密度、通用性和實(shí)用性強(qiáng)的黃瓜栽培種分子遺傳圖譜打好基礎(chǔ). 本項(xiàng)研究取得如下主要結(jié)果: 1. 利

4、用黃瓜重組自交系群體和2個(gè)F<,2>分離群體,對五種主要病害的抗性遺傳規(guī)律進(jìn)行了研究.結(jié)果表明:黃瓜抗病材料"秋棚"對小西葫蘆黃化花葉病毒(ZYMV-CH),番木瓜環(huán)斑病毒西瓜株系(PRSV-W)和西瓜花葉病毒(WMV)三種病毒的抗性分別由一對隱性基因控制,但也存在微效基因的修飾作用,同時(shí),三種病毒病的抗性基因存在緊密連鎖關(guān)系;抗病材料"WIS2757"對枯萎病生理小種4的抗性由一對顯性基因控制,對白粉病的抗性符合一對隱性主基因s,一對

5、顯性加強(qiáng)基因R和一對抑制基因I控制的遺傳模式. 2. 利用上述材料,對五種主要病害的分子標(biāo)記進(jìn)行了較系統(tǒng)的研究,并建立了抗病毒病的分子標(biāo)記輔助育種系統(tǒng). 1)獲得與ZYMV-CH抗性基因連鎖的AFLP標(biāo)記E-ACG/M-CAG-182和E-ACG/M-CAG-180、SCAR標(biāo)記SCAR3-109和SCAR4-134以及RAPD標(biāo)記AUB-400、 R12-1300和AR1-1500,連鎖距離分別為5cM、10cM、10

6、cM、10cM、1cM、4cM和6cM. 2)獲得與WMV抗性基因連鎖的共顯性AFLP標(biāo)記E-ACT/M-CTT-427、SCAR標(biāo)記 PWMV-214和與WMV感病基因連鎖的RAPD標(biāo)記OPQ15-400,連鎖距離分別為2cM、 2cM和9cM. 3)獲得與PRSV-W感病基因連鎖的RAPD標(biāo)記AP7-1800,連鎖距離為3cM. 4)獲得與枯萎病抗性基因連鎖的AFLP標(biāo)記P-GTG/M-CCA-310、SCAR

7、標(biāo)記SCAR-282和RAPD標(biāo)記OPD9-300,連鎖距離分別為7cM、7cM和14cM. 5)獲得與白.粉病抗性基因連鎖的共顯性SSR標(biāo)記SSR97-200和SSR273-300,連鎖距離分別為5cM和13cM.獲得與白粉病感病基因連鎖的AFLP標(biāo)記P63M51-384和SCAR標(biāo)記PMSCAR-300,連鎖距離均為7cM. 6)應(yīng)用上述連鎖標(biāo)記,初步建立了抗病毒病的分子標(biāo)記輔助育種系統(tǒng).利用單個(gè)分子標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇

8、,三種病毒病分子標(biāo)記檢測結(jié)果與表型鑒定的符合率為82﹪-90﹪?yán)脙蓚?cè)標(biāo)記進(jìn)行輔助選擇,符合率達(dá)到95﹪-100﹪. 3. 利用(秋棚×歐洲八號)的黃瓜重組自交系為作圖群體,構(gòu)建了我國第一張黃瓜分子遺傳圖譜.圖譜由9個(gè)連鎖組群組成,包含AFLPs、SSRs、RAPDs、SCARs等238個(gè)標(biāo)記,總長為727.5cM,標(biāo)記平均間隔3.1eM.這是目前國內(nèi)密度最大的黃瓜栽培種永久分子遺傳圖譜.由于作圖群體為世界上應(yīng)用最廣的歐洲溫室生

9、態(tài)型和華北露地型黃瓜的雜交后代,該圖譜具有較好的代表性,可以作為基本圖譜與其他圖譜進(jìn)行整合,構(gòu)建高密度、代表性和通用性更好的黃瓜分子遺傳圖譜. 4. 黃瓜對ZYMV-CH、PRSV-W、WMV三種病毒的抗性基因被定位在上述遺傳圖譜的第二連鎖群上,并且簇聚在15cM的區(qū)間.其中,ZYMV-CH、PRSV-W、WMV三種抗性基因在遺傳圖譜上的同時(shí)定位是國內(nèi)外首次報(bào)道. 5. 利用上述黃瓜重組自交系群體和2個(gè)F<'2>分離群體