玉米種子對(duì)輪枝鐮孢菌抗性的遺傳研究.pdf

1、玉米(Zea may L.)是主要的糧食作物、飼料作物和重要的工業(yè)原料，在國(guó)家糧食安全中發(fā)揮重要作用。玉米的一生經(jīng)歷各種生物和非生物脅迫，嚴(yán)重影響著玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。輪枝鐮孢菌(Fusarium verticillioides)是可以通過(guò)種子對(duì)玉米進(jìn)行系統(tǒng)性侵染的真菌，其在玉米籽粒上產(chǎn)生的真菌毒素嚴(yán)重地影響了人和動(dòng)物的健康。選育和推廣抗病品種是防治該病基本有效的手段，而對(duì)其抗性遺傳規(guī)律的研究決定了選育抗病品種的成效。因此，利用連鎖分析與

2、全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)進(jìn)行研究，可以深入認(rèn)識(shí)玉米種子對(duì)輪枝鐮孢菌的抗性，為進(jìn)一步抗性機(jī)理的研究以及功能基因的挖掘奠定基礎(chǔ)。研究利用來(lái)源豐富的217個(gè)玉米自交系組建的關(guān)聯(lián)分析群體和優(yōu)良自交系BT-1與N6衍生的重組自交系RIL群體(F10)為材料，在建立抗性鑒定體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行基因型檢測(cè)和多環(huán)境表型觀察，篩選出一批有潛在利用價(jià)值的抗源，鑒定、驗(yàn)證了與抗性相關(guān)的顯著位點(diǎn)，并對(duì)對(duì)應(yīng)的候選基因進(jìn)行了初步的表達(dá)分析和結(jié)構(gòu)分析。其主要研究結(jié)

3、果如下:
　　1)建立了玉米種子對(duì)輪枝鐮孢菌抗性的鑒定體系。其中，最佳接菌濃度為1×105，鑒定時(shí)間在第7d，并建立了抗性鑒定的8級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。利用鑒定體系進(jìn)行抗性鑒定，從219份優(yōu)良玉米自交系篩選出11份高抗材料、40份抗病材料和91份中抗材料;
　　2)3個(gè)環(huán)境進(jìn)行了RIL群體的抗性鑒定，利用完備區(qū)間作圖法共檢測(cè)到8個(gè)QTL，單個(gè)QTL解釋表型變異率的范圍在4.79-12.06％，其中5個(gè)對(duì)應(yīng)已報(bào)道的玉米穗粒腐病抗性QTL位點(diǎn)

4、，3個(gè)QTL是玉米種子對(duì)輪枝鐮孢菌抗性所特有的;
　　3)2個(gè)環(huán)境下對(duì)217份玉米自交系組成的關(guān)聯(lián)群體進(jìn)行鑒定，結(jié)合224，152個(gè)SNP標(biāo)記進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，共發(fā)現(xiàn)57個(gè)SNP標(biāo)記與玉米種子對(duì)輪枝鐮孢菌抗性相關(guān);
　　4)通過(guò)對(duì)GWAS和連鎖分析共同鑒定的3個(gè)位點(diǎn)chr.1S_6433914、chr.3S_187896997和chr.5S_56372680）在RIL群體中進(jìn)行基因分型，這3個(gè)位點(diǎn)對(duì)表型影響較其他關(guān)聯(lián)位點(diǎn)更明顯。

5、3個(gè)位點(diǎn)不同的抗感組合抗性強(qiáng)弱為:[+/+/+]＞[+/-/+]＞[+/+/-]＞[-/+/+]＞[-/-/+]＞[+/-/-]＞[-/+/-]＞[-/-/-]。結(jié)果還表明chr.1S_6433914和chr.5S_56372680能夠單獨(dú)的影響抗性;chr.3S_187896997和chr.1S_6433914對(duì)應(yīng)的基因可能在同一個(gè)基因網(wǎng)絡(luò)且chr.3S_187896997處于下游。包含chr.1S_6433914位點(diǎn)的近等基因系(N

6、IL)材料較輪回親本顯著的影響抗性;
　　5)與抗性顯著相關(guān)的57個(gè)SNP位點(diǎn)對(duì)應(yīng)了43個(gè)候選基因，這些基因的功能被劃分為抗病相關(guān)、脅迫響應(yīng)相關(guān)、調(diào)控過(guò)程、水解酶相關(guān)和未知功能等;熒光定量PCR結(jié)果表明GWAS和連鎖分析共同檢測(cè)的3個(gè)位點(diǎn)的候選基因?qū).verticillioides的侵染都有響應(yīng)。通過(guò)對(duì)連鎖分析親本(BT-1和N6)進(jìn)行重測(cè)序獲得了3個(gè)候選基因在兩個(gè)親本中的序列。結(jié)構(gòu)分析顯示chr.1S_5433914和chr.