玉米抗南方锈病基因挖掘和精细定位
发布时间：2022-01-22 01:23
玉米（Zea mays L.）是我国重要的粮饲作物,玉米的安全生产关乎我国粮食生产的安全。玉米南方锈病是由多堆柄锈菌（Puccinia polysora Underw.）引起的气传性病害,随着全球气候变化和感病品种的推广,现在我国热带、亚热带和黄淮海玉米产区均有广泛的分布,严重影响玉米的产量和品质。利用抗病品种是控制玉米南方锈病最为经济有效的方法,筛选抗南方锈病的玉米种质、发掘和鉴定南方锈病抗病基因和抗性QTL是进行抗病品种培育的基础。本研究对玉米种质资源进行了抗南方锈病鉴定与评价。以抗南方锈病自交系齐319和感病自交系掖478衍生的重组自交系和染色体片段置换系为材料,构建高密度遗传图谱,进行QTL定位和精细定位。研究主要结果如下:1、玉米种质资源抗南方锈病鉴定与评价:对337份国外引进玉米种质资源进行了田间人工接种和抗性鉴定,从中筛选出对南方锈病表现抗病（R）、中抗（MR）、感病（S）和高感（HS）的材料各57、105、95和77份,表明上述引进种质中含有较为丰富的抗性资源,为玉米抗南方锈病育种提供基础材料。2、重组自交家系结合高密度连锁图谱进行抗南方锈病QTL定位:对以自交系掖47...
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齐319和掖478表型Fig.2-1PhenotypesofQi319andYe478在鉴定的份材料中无高抗（）种质，抗病（）份，占总数的；中抗（）
中国农业科学院硕士学位论文第三章利用玉米重组自交家系进行抗南方锈病QTL定位16QTL定位要求和规律。RIL群体在两环境下的表型数据均值分别为5.40和5.52，最大值均为7.0，最小值均为3.0，均值和中位数相差不大说明表型数据集中性好。偏度和峰度分别为-0.545和-1.556，结合RIL群体的正态分布曲线，表明抗南方锈病病级分布为偏正态分布（图3-1），说明该性状可作为数量性状进行QTL定位。RIL群体和亲本在两环境下的表型数据详见表3-1。表3-1亲本和重组自交家系在两环境下的表型数据Table3-1Phenotypesofparentsandarecombinantinbredlines(RIL)populationbasedontwoenvironments环境齐319掖478RIL群体平均值平均值平均值±标准差极差偏度峰度变异系数（%）广义遗传力（%）环境1（E1）3.67.05.40±2.003.0-7.0-0.538-1.4494.013环境2（E2）3.39.05.52±1.933.0-7.0-0.549-1.7063.72091.98平均3.48.05.46±1.973.0-7.0-0.545-1.5563.865对RIL群体表型数据进行方差分析（表3-2），从抗南方锈病这一性状各指标的变异大小看，基因型P值小于环境P值，且基因型P=1.36×10-8，达1%极显著水平，环境P=0.98，说明基因型引起群体中南方锈病抗性的变异大于环境的影响，环境引起的表型变异很小，可以对抗病QTL进行遗传分析。广义遗传力为91.98%，说明在RIL群体中抗南方锈病表型差异主要是由遗传因素控制的。图3-1亲本抗南方锈病表型Fig.3-1TheresultofPhenotypicinSCRresistancebetweentheparentallines.
）缩写，数字表示QTL在染色体上的位置。qSCR5.07和qSCR9.03加性效应为负，对抗南方锈病起增效作用的等位基因来自于感性亲本掖478，qSCR3.04、qSCR6.01、qSCR10.01加性效应为负，抗病基因来自于抗性亲本。其中qSCR6.01、qSCR10.01的LOD值分别为27.93和26.42，表型贡献率分别为24.15%和22.98%，加性效应分别为-2.36和-2.32。前人研究中抗南方锈病基因和QTL多定位在10号染色体上，因此本实验将具有最大表型贡献率的qSCR6.01作为本实验研究的重点。将qSCR6.01初步定位在mk2838和mk2843之间，物理距离为75.30~78.25Mb（表3-3）。图3-2两环境下抗南方锈病QTL的检测Fig.3-2DetectionofSCR-resistanceQTLsintwoenvironments3.3结论与讨论QTL定位是一种高效的定量性状定位方法，极大地提高了玉米的育种效率（CHENetal.,2014）。在目前的研究中，低密度的遗传图谱不足以进行精确的QTL定位，可能会丢失部分染色体上的重要的抗病QTL，例如，在陈翠霞的研究中，齐319的3、5、6、9号染色体上与抗南方锈病相关的QTL未被检测到（CHENetal.,2004）。QTL定位的准确性受遗传图谱质量的影响。本研究中的高密度遗传图谱可以提高重组断点的识别，从而提高QTL定位的准确性（VARSHNEYetal.,2009;SCHNABLEetal.,2009）。在鉴定重组自交家系时，利用了高通量测序的方法。高效、省力，且能够获得高密度的遗传图谱（WANGetal.,2018;LUetal.,2020）。从RIL群体定位结果来看，结合SNP标记共定位到5个QTL（图3-2）。对比高密度和低密度遗传图谱定位结果可见，高密度SNP标记所定位的QTL范围小，定位准确性高。重组自交家系作为QTL的理想材料，与重测序技术相结合，大大提高了QTL定位的效率与准确性。在目前的研究中，我们检测了5个与玉米南方锈病抗性相关的QTL。两个主效抗病QTLqSC
【参考文献】：
期刊论文
[1]山东省玉米主导品种抗南方锈病鉴定及对灾情的影响[J]. 鄢洪海,王琰,张茹琴,宋希云,王志奎,夏淑春. 玉米科学. 2019(06)
[2]一个高抗玉米南方锈病基因的QTL定位及遗传分析[J]. 王兵伟,覃嘉明,时成俏,郑加兴,覃永嫒,黄安霞. 中国农业科学. 2019(12)
[3]河北省12个小麦主栽品种（系）抗叶锈性鉴定及基因分析[J]. 张晓玲,张换换,徐新玉,杨华丽,段振盈,姚占军. 植物遗传资源学报. 2019(04)
[4]玉米抗南方锈病基因的QTL定位[J]. 陈文娟,路璐,李万昌,张小杰,孙素丽,朱振东,王晓鸣,段灿星. 植物遗传资源学报. 2019(03)
[5]玉米抗南方锈病种质资源初步鉴定及遗传多样性分析[J]. 陈文娟,李万昌,杨知还,孙素丽,王晓鸣,朱振东,段灿星. 植物遗传资源学报. 2018(02)
[6]南繁区玉米锈病种类鉴定及病原生物学特性[J]. 赵志祥,肖敏,陈圆,严婉荣,肖彤斌. 分子植物育种. 2018(01)
[7]基于ISSR-PCR对山东玉米多堆柄锈菌遗传多样性的研究及其初侵染菌源的推测[J]. 鄢洪海,王琰,张茹琴,夏淑春,王志奎,宋希云. 菌物学报. 2018(02)
[8]生防菌R-4的鉴定及其对玉米南方锈病的防效[J]. 赵晨晨,焦铸锦,庞发虎,王坦,王潞,李森,陶爱丽,黄思良. 玉米科学. 2017(02)
[9]皖北玉米南方锈病的发生及防治[J]. 谢守田. 现代农业科技. 2016(15)
[10]玉米南方锈病菌的超微结构研究[J]. 邢国珍,李晶晶,肖继斌,焦志鑫,刘娜,韩青梅,郑文明. 中国农学通报. 2016(18)
硕士论文
[1]中国玉米南方锈菌的分子遗传多样性和超微结构研究[D]. 邢国珍.河南农业大学 2011
本文编号：3601304
【文章来源】：中国农业科学院北京市
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
齐319和掖478表型Fig.2-1PhenotypesofQi319andYe478在鉴定的份材料中无高抗（）种质，抗病（）份，占总数的；中抗（）
中国农业科学院硕士学位论文第三章利用玉米重组自交家系进行抗南方锈病QTL定位16QTL定位要求和规律。RIL群体在两环境下的表型数据均值分别为5.40和5.52，最大值均为7.0，最小值均为3.0，均值和中位数相差不大说明表型数据集中性好。偏度和峰度分别为-0.545和-1.556，结合RIL群体的正态分布曲线，表明抗南方锈病病级分布为偏正态分布（图3-1），说明该性状可作为数量性状进行QTL定位。RIL群体和亲本在两环境下的表型数据详见表3-1。表3-1亲本和重组自交家系在两环境下的表型数据Table3-1Phenotypesofparentsandarecombinantinbredlines(RIL)populationbasedontwoenvironments环境齐319掖478RIL群体平均值平均值平均值±标准差极差偏度峰度变异系数（%）广义遗传力（%）环境1（E1）3.67.05.40±2.003.0-7.0-0.538-1.4494.013环境2（E2）3.39.05.52±1.933.0-7.0-0.549-1.7063.72091.98平均3.48.05.46±1.973.0-7.0-0.545-1.5563.865对RIL群体表型数据进行方差分析（表3-2），从抗南方锈病这一性状各指标的变异大小看，基因型P值小于环境P值，且基因型P=1.36×10-8，达1%极显著水平，环境P=0.98，说明基因型引起群体中南方锈病抗性的变异大于环境的影响，环境引起的表型变异很小，可以对抗病QTL进行遗传分析。广义遗传力为91.98%，说明在RIL群体中抗南方锈病表型差异主要是由遗传因素控制的。图3-1亲本抗南方锈病表型Fig.3-1TheresultofPhenotypicinSCRresistancebetweentheparentallines.
）缩写，数字表示QTL在染色体上的位置。qSCR5.07和qSCR9.03加性效应为负，对抗南方锈病起增效作用的等位基因来自于感性亲本掖478，qSCR3.04、qSCR6.01、qSCR10.01加性效应为负，抗病基因来自于抗性亲本。其中qSCR6.01、qSCR10.01的LOD值分别为27.93和26.42，表型贡献率分别为24.15%和22.98%，加性效应分别为-2.36和-2.32。前人研究中抗南方锈病基因和QTL多定位在10号染色体上，因此本实验将具有最大表型贡献率的qSCR6.01作为本实验研究的重点。将qSCR6.01初步定位在mk2838和mk2843之间，物理距离为75.30~78.25Mb（表3-3）。图3-2两环境下抗南方锈病QTL的检测Fig.3-2DetectionofSCR-resistanceQTLsintwoenvironments3.3结论与讨论QTL定位是一种高效的定量性状定位方法，极大地提高了玉米的育种效率（CHENetal.,2014）。在目前的研究中，低密度的遗传图谱不足以进行精确的QTL定位，可能会丢失部分染色体上的重要的抗病QTL，例如，在陈翠霞的研究中，齐319的3、5、6、9号染色体上与抗南方锈病相关的QTL未被检测到（CHENetal.,2004）。QTL定位的准确性受遗传图谱质量的影响。本研究中的高密度遗传图谱可以提高重组断点的识别，从而提高QTL定位的准确性（VARSHNEYetal.,2009;SCHNABLEetal.,2009）。在鉴定重组自交家系时，利用了高通量测序的方法。高效、省力，且能够获得高密度的遗传图谱（WANGetal.,2018;LUetal.,2020）。从RIL群体定位结果来看，结合SNP标记共定位到5个QTL（图3-2）。对比高密度和低密度遗传图谱定位结果可见，高密度SNP标记所定位的QTL范围小，定位准确性高。重组自交家系作为QTL的理想材料，与重测序技术相结合，大大提高了QTL定位的效率与准确性。在目前的研究中，我们检测了5个与玉米南方锈病抗性相关的QTL。两个主效抗病QTLqSC
【参考文献】：
期刊论文
[1]山东省玉米主导品种抗南方锈病鉴定及对灾情的影响[J]. 鄢洪海,王琰,张茹琴,宋希云,王志奎,夏淑春. 玉米科学. 2019(06)
[2]一个高抗玉米南方锈病基因的QTL定位及遗传分析[J]. 王兵伟,覃嘉明,时成俏,郑加兴,覃永嫒,黄安霞. 中国农业科学. 2019(12)
[3]河北省12个小麦主栽品种（系）抗叶锈性鉴定及基因分析[J]. 张晓玲,张换换,徐新玉,杨华丽,段振盈,姚占军. 植物遗传资源学报. 2019(04)
[4]玉米抗南方锈病基因的QTL定位[J]. 陈文娟,路璐,李万昌,张小杰,孙素丽,朱振东,王晓鸣,段灿星. 植物遗传资源学报. 2019(03)
[5]玉米抗南方锈病种质资源初步鉴定及遗传多样性分析[J]. 陈文娟,李万昌,杨知还,孙素丽,王晓鸣,朱振东,段灿星. 植物遗传资源学报. 2018(02)
[6]南繁区玉米锈病种类鉴定及病原生物学特性[J]. 赵志祥,肖敏,陈圆,严婉荣,肖彤斌. 分子植物育种. 2018(01)
[7]基于ISSR-PCR对山东玉米多堆柄锈菌遗传多样性的研究及其初侵染菌源的推测[J]. 鄢洪海,王琰,张茹琴,夏淑春,王志奎,宋希云. 菌物学报. 2018(02)
[8]生防菌R-4的鉴定及其对玉米南方锈病的防效[J]. 赵晨晨,焦铸锦,庞发虎,王坦,王潞,李森,陶爱丽,黄思良. 玉米科学. 2017(02)
[9]皖北玉米南方锈病的发生及防治[J]. 谢守田. 现代农业科技. 2016(15)
[10]玉米南方锈病菌的超微结构研究[J]. 邢国珍,李晶晶,肖继斌,焦志鑫,刘娜,韩青梅,郑文明. 中国农学通报. 2016(18)
硕士论文
[1]中国玉米南方锈菌的分子遗传多样性和超微结构研究[D]. 邢国珍.河南农业大学 2011
本文编号：3601304
本文链接：https://www.wllwen.com/kejilunwen/jiyingongcheng/3601304.html
最近更新
教材专著
