陸地棉黃萎病抗性的遺傳分析與QTLs定位.pdf

1、棉花是世界上最重要的經(jīng)濟(jì)作物，在我國國民經(jīng)濟(jì)中占有重要地位。棉花黃萎病是分布于世界各主要產(chǎn)棉國家的主要病害，嚴(yán)重威脅和阻礙著棉花的生產(chǎn)與發(fā)展。近年來，棉花黃萎病在我國各大棉區(qū)連續(xù)流行危害，且有逐年加重的趨勢，對棉花生產(chǎn)造成了極大危害。實(shí)踐證明，培育抗病品種是解決這一問題的根本途徑。棉花黃萎病一直是我國抗病遺傳育種的研究重點(diǎn)，但到目前為止，在生產(chǎn)上還沒有一個(gè)真正抗病的品種。幾十年來國內(nèi)外在棉花抗黃萎病育種工作中沒有取得明顯的突破，原因主要

2、有三個(gè)：沒有突出的抗源材料，棉花黃萎病抗性遺傳規(guī)律不清，病原菌的分布、致病力及小種分化不清。因此深入開展棉花抗黃萎病的遺傳研究，尋找與抗病基因緊密連鎖的分子標(biāo)記，了解黃萎病菌侵染棉株的動態(tài)過程，研究大麗輪枝菌在各抗，感材料組織中的分布進(jìn)而明確各材料對黃萎病的抗感機(jī)理，培育穩(wěn)定高抗的抗黃萎病棉花新品種具有重要的意義。 本研究采用主基因+多基因混合遺傳模型和六個(gè)世代聯(lián)合分析的方法對陸地棉栽培品種的抗黃萎病性進(jìn)行遺傳分析，應(yīng)用復(fù)合區(qū)間

3、作圖方法檢測定位抗黃萎病QTLs，闡明陸地棉抗黃萎病性的遺傳規(guī)律、主效抗病基因及在染色體上分布特點(diǎn)；通過構(gòu)建GFP基因在真菌中的表達(dá)載體，轉(zhuǎn)化黃萎病菌，實(shí)現(xiàn)GFP基因在黃萎病菌中表達(dá)，為進(jìn)一步闡明黃萎病菌侵染棉株的動態(tài)過程提供檢測標(biāo)記。主要研究結(jié)果如下： 一、陸地棉黃萎病抗性遺傳分析 利用抗黃萎病陸地棉品系5026和60182與感病品種軍棉1號作為親本，配制了P1、P2、F1、B1、B2和F26個(gè)世代。分別接種非落葉型黃

4、萎病菌株BP2，落葉型黃萎病菌株VD8和T9，以及它們的等濃度混合病菌，調(diào)查了6世代的病葉比例性狀的表型分布。運(yùn)用主基因+多基因混合遺傳模型和6個(gè)世代聯(lián)合分析的方法，對抗病性進(jìn)行遺傳分析。結(jié)果表明，陸地棉5026對非落葉型黃萎病菌株的抗性受2對主基因+多基因共同控制；對落葉型黃萎病菌株和落葉型、非落葉型混合病菌的抗性受1對主基因+多基因控制；陸地棉60182在接種BP2、VD8、T9和其混合菌系時(shí)，抗病性都符合兩對主基因+多基因遺傳模式

5、。5026和60182品系抗黃萎病性狀在各個(gè)分離世代均以主基因遺傳為主。 二、陸地棉品種間分子標(biāo)記遺傳連鎖圖構(gòu)建 本研究用陸地棉抗病品系60182與陸地棉感病品種軍棉1號為親本材料，獲得了229個(gè)F2單株為作圖群體，進(jìn)行抗黃萎病性狀的分子標(biāo)記篩選。用6771對SSR引物 篩選親本間的多態(tài)。用Joinmap3.0軟件對符合要求的191個(gè)位點(diǎn)進(jìn)行連鎖關(guān)系分析。得到一張含139個(gè)位點(diǎn)、31個(gè)連鎖群、全長1165.1cM

6、，覆蓋棉花基因組25.88％，標(biāo)記間平均距離為8.38cM的陸地棉品種間分子標(biāo)記遺傳連鎖圖，根據(jù)本實(shí)驗(yàn)室已經(jīng)構(gòu)建的一張海陸種間遺傳圖譜，可以把其中22個(gè)連鎖群初步定位到相應(yīng)的染色體上。這一連鎖圖為檢測黃萎病抗性基因打下了良好的基礎(chǔ)。 三、陸地棉抗黃萎病分子標(biāo)記定位 對F2:3家系材料分別在六月，七月調(diào)查葉片病級，十二月調(diào)查維管束病級，獲得不同生育時(shí)期的田間抗病數(shù)據(jù)。將F2:3家系材料的田間抗病數(shù)據(jù)結(jié)合分子標(biāo)記連鎖圖譜標(biāo)記

7、信息，通過復(fù)合區(qū)間作圖的方法檢測抗黃萎病QTLs。結(jié)果如下： 接種非落葉型黃萎病菌BP2共檢測到8個(gè)QTLs。在D7染色體上定位到4個(gè)QTLs，其中在苗期六月檢測到1個(gè)，解釋24.1％的表型變異；在苗期七月定位到2個(gè)，分別解釋5.8％和13.6％的表型變異；在成熟期檢測到1個(gè)QTLs，解釋32.0％的表型變異。在D9染色體上定位到4個(gè)QTLs，其中在苗期六月和苗期七月檢測到1個(gè)共同的QTLs，分別解釋表型變異24.5％和19.8

8、％；在苗期六月和成熟期也檢測到1個(gè)共同的QTLs，分別解釋表型變異5.9％和10.5％；另外，在苗期七月定位到1個(gè)QTLs，解釋7.8％的表型變異，成熟期檢測到1個(gè)QTLs，解釋25.3％的表型變異。接種落葉型黃萎病菌VD8共檢測到14個(gè)QTLs。在D7染色體上定位到5個(gè)QTLs，其中在苗期六月和苗期七月檢測到1個(gè)共同的QTLs，分別解釋表型變異30.8％和12.1％；在苗期七月定位另一個(gè)QTLs，解釋7.5％的表型變異；在成熟期檢測到

9、2個(gè)QTLs，分別解釋31.5％和27.7％的表型變異。在D9染色體上定位到9個(gè)QTLs，其中在苗期六月、七月和成熟期檢測到1個(gè)共同的QTLs，分別解釋16.5％、16.8％和11.6％的表型變異；在苗期六月和苗期七月也檢測到1個(gè)共同的QTLs，分別解釋表型變異11.9％和32.1％；在苗期六月檢測到1個(gè)QTLs，解釋11.8％的表型變異；在苗期七月定位到1個(gè)QTLs，解釋15.7％的表型變異；成熟期檢測到2個(gè)QTLs，分別解釋13.1

10、％和18.6％的表型變異。 接種落葉型黃萎病菌T9共檢測到9個(gè)QTLs.在D7染色體上定位到4個(gè)QTLs，其中在苗期六月和苗期七月檢測到1個(gè)共同的QTLs，分別解釋表型變異19.1％和10.2％；在苗期七月定位另一個(gè)QTLs，解釋16.5％的表型變異；在成熟期檢測到1個(gè)QTLs，解釋24.0％的表型變異。在D9染色體上定位到5個(gè)QTLs，其中在苗期六月和苗期七月檢測到1個(gè)共同的QTLs，分別解釋表型變異13.0％和18.8％；另

11、外苗期六月還檢測到1個(gè)QTLs，解釋20.2％的表型變異；成熟期檢測到2個(gè)QTLs，分別解釋19.3％和11.8％的表型變異。 接種混合病菌共檢測到10個(gè)QTLs。在D7染色體上定位到3個(gè)QTLs，其中在苗期六月檢測到1個(gè)QTLs，解釋表型變異24.6％；在苗期七月定位到1個(gè)QTLs，解釋33.4％的表型變異；在成熟期檢測到1個(gè)QTLs，分別解釋23.4％的表型變異。在D9染色體上定位到7個(gè)QTLs，其中在苗期六月和成熟期檢測到

12、2個(gè)共同的QTLs，一個(gè)解釋表型變異23.1％和9.0％；另一個(gè)解釋12.7％和33.2％的表型變異；另外苗期七月檢測到2個(gè)QTLs，解釋9.7％和20.6％的表型變異；成熟期檢測到1個(gè)QTLs，解釋8.9％的表型變異。 在檢測到的所有QTLs中，發(fā)現(xiàn)3個(gè)廣譜抗性QTLs兼抗BP2、VD8、T9和三者的混合菌；1個(gè)BP2特異抗性的QTLs；1個(gè)VD8特異抗性的QTLs；1個(gè)落葉型黃萎病菌抗性QTLs和2個(gè)混合型黃萎病菌抗性QTL

13、s.綜合分析這些QTLs在染色體上的的分布特點(diǎn)發(fā)現(xiàn)：60182抗不同黃萎病菌的QTLs非常一致地集中在染色體D7和D9上，但不同致病力的病菌接種后檢測到的QTLs位于染色體的不同區(qū)間。陸地棉抗黃萎病品種60182的D7和D9染色體上成簇分布抗不同致病力的抗性QTLs充分表明60182兼具對落葉型，非落葉型黃萎病菌株的廣譜抗性。 四、綠色熒光蛋白轉(zhuǎn)化黃萎病菌 構(gòu)建了GFP基因在真菌中的表達(dá)載體，并轉(zhuǎn)化黃萎病菌系VD8。選擇