玉米抗灰斑病主效QTL遗传分析及精细定位

发布时间：2020-07-06 16:39

【摘要】：尾孢菌引起的玉米灰斑病是生产上一种危害较为严重的玉米叶部病害,其危害程度甚至己经超过玉米大斑病,在全世界玉米种植区普遍发生。发掘抗灰斑病抗源材料及抗病基因应用于选育抗病品种是防治玉米灰斑病最经济、最有效的途径。本文首先利用齐319与10个不同抗病水平的玉米自交系组配的F_1及其与感病自交系丹340、龙抗11构建的F_2群体为试材,通过人工接种鉴定,研究自交系齐319对灰斑病的抗性遗传规律;通过对课题组构建的片段代换系进行QTL验证,利用以1218和81162构建的F_2大群体进行基因定位,发掘主效QTL位点;再通过筛选重组体的方法,精细定位主效QTL。以下为本研究取得的结果:选用齐319作抗性亲本,由其组配杂交组合可以明显降低灰斑病发病程度,除与高感材料组配外,均能使杂交组合抗病性达到中抗以上水平;利用单个分离世代分析,齐319与龙抗11组配的后代群体符合B-2模型,即两对加性-显性主基因遗传模型;与丹340组配后代群体符合B-1模型,即两对加性-显性-上位性主基因遗传模型。利用齐319组配群体,在不同的遗传背景下,齐319均会表现出2对主效抗性基因,在龙抗11背景下表现出的主基因遗传率更高,基因作用方式更简单。根据背景检测结果,选取背景恢复率较高且抗病的家系1218,与轮回亲本81162杂交并自交获得分离群体,用于QTL定位。运用QTL IciMapping V4.1软件,采用完备区间作图法,对第1染色体的主效QTL进行定位,两端标记为umc1243和SYLY_29,物理距离为4.47Mb,可解释的表型变异率为25.69%。参照B73 RefGen-v2物理图谱,在初定位区间内设计开发了76对SSR引物,筛选获得8对亲本间具有多态性的引物,对938个高抗和124个高感单株进行重组体筛选,共找到26个重组体。精细定位抗灰斑病主效QTL区间,将QTL区间缩至标记snym147-SYLY_29之间,两标记的物理位置分别为86945778bp-87994753bp,物理距离为1.04Mb。通过发掘抗病材料1218中第1染色体中主效QTL,为抗玉米灰斑病品种的选育,抗灰斑病基因的克隆和功能分析提供理论参考。同时与玉米分子标记辅助选择育种相结合,加速对玉米抗灰斑病育种。
【学位授予单位】：沈阳农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.131
【图文】：

危害表现,玉米灰斑病

成重大的产量损失（Ward et al. 1999；Crouse et al. 2006）。1991 年，我国辽宁丹东地区首次报道玉米灰斑病大规模发生，并造成玉米产量严重下降（吴纪昌等，1992）。1996年，玉米灰斑病在辽宁省内大面积流行，发病面积多达 300 万亩，产量损失约为 2×105吨（吴纪昌等，1997）。2000 年后，玉米灰斑病在东北三省和河北等北方春玉米区普遍发生，成为常发病害。2003 年以后，该病害在云南大爆发、迅速扩散，成为影响其高海拔玉米生产的最为严重玉米病害，此后在四川省、贵州省、云南省高海拔玉米种植区普遍流行发生，对玉米产量造成重大损失（陈刚等，1993；周惠萍等，2011；刘庆奎，2013；张小飞等，2014；赵立萍等，2015；刘可杰等，2017）2007 年，吉林省大部分玉米种植区普遍发生灰斑病，田间发病率高达 80%，且大部分种植品种对该病害的抗性较低，严重地块减产达到 30%～60%（苏前富等，2007）。玉米灰斑病已成为限制东北地区玉米生产中的重要叶斑病害（如图 1），近几年西南地区也有发生流行报道，目前该病害已遍布全国（孙铭泽等，2017）。

尾孢菌,玉蜀黍,通用性,引物

319与10个表现不同抗病性的玉米自交系组配319 与龙抗 11 构建的 F2群体。农业大学沈阳试验基地，自交系和杂交组合各5m，行距 60cm，每行 20 穴，每穴 1 株；每个群培养斑病菌（Cercospora zeae-maydis Tehon & Daiels的病斑，按常规分离法，用玉米叶粉碳酸钙琼脂纯培养物。所有菌种为玉蜀黍尾孢菌，由辽宁省性引物 CYIH3F/CYIH3R 对玉蜀黍尾孢菌进行IH3R 根据刘庆奎和赵丽萍论文的选取，对玉蜀条带）。第 1、2 泳道为实验室培养菌落提取的株提取的 DNA，第 5、6 泳道为第二重复田间

齐319,群体,玉米,染色体

本课题组前期利用齐 319 和掖 478 构建的含有 300 家系的 RIL 群体，对玉米灰斑病进行 QTL 定位，初步确定齐 319 中含有 2 个主效基因，其中一个位于第 1 染色体bin1.02 位置，命名为 qGLS1.02，另一个位于第 1 染色体 bin1.05 位置，命名为 qGLS1.0（宋茂兴等，2017），如下图 5。

【参考文献】