中国北部麦区小麦地方品种条锈病抗性位点发掘

发布时间：2020-07-30 11:13

【摘要】：小麦(Triticum aestivum L.)是世界各地广泛种植的禾本科(Gramineae)植物。中国北部麦区小麦地方品种遗传多样性丰富,携带大量抗病、抗逆基因,是改良现代小麦品种重要的种质资源。小麦条锈病(wheat stripe rust or yellow rust)是由条形柄锈菌小麦专化型(Puccinia striiformis West.f.sp.tritici Eriks.Henn.)病原菌引起,会对小麦产量、品质产生不良影响。本论文以93份中国北部麦区小麦地方品种为试验材料,通过多环境下条锈病抗性及产量性状表型鉴定,以期筛选出条锈病抗性稳定表达、且可直接用于当前条锈病抗性育种的种质资源。利用SSR分子标记和小麦DArT-seq高通量芯片技术对中国北部麦区小麦地方品种进行全基因组分子扫描,基于表型-标记关联分析,发掘控制中国北部麦区小麦地方品种条锈病抗性关键位点,为丰富和利用我国北部麦区小麦地方品种条锈病抗性基因资源提供分子依据。获得主要研究结果如下:1.在4个人工接种诱导环境下(2015崇州、2015绵阳、2016崇州和2016绵阳)对93份中国北部麦区小麦地方品种成株期条锈病抗性进行系统表型鉴定。共鉴定出17份条锈病抗性稳定表达种质资源;结合室内苗期抗性鉴定,3份地方种质表现为全生育期抗性。2.利用160对SSR标记对中国北部麦区小麦地方品种进行分子扫描,获得140对多态性引物。遗传多样性分析表明:全基因组水平SSR标记多态性信息含量(PIC)和基因多态性指数较高(0.2136和0.2518)。SSR标记群体结构分析将中国北部麦区小麦地方品种划分为GP1和GP2两个亚群。3.利用高通量小麦专有DArT芯片对中国北部麦区小麦地方品种进行全基因组鉴定,获得7107个有效DArT标记。遗传多样性分析表明:全基因组水平DArT芯片多态性信息含量(PIC)和基因多态性指数较高(0.2607和0.3209)。DArT标记群体结构分析也将中国北部麦区小麦地方品种群体划分为GP1和GP2两个亚群。4.采用TASSEL软件混合线性模型(MLM),基于SSR分子标记,共鉴定出1个SSR标记与苗期条锈病抗性关联,8个与成株期条锈病抗性关联。这些与小麦条锈病抗性显著关联位点分别位于小麦8条染色体上:2A、2B、3D、5A、5B、5D、6A、7D。结合已构建的小麦条锈病抗性基因一致性图谱分析发现,控制中国北部麦区小麦地方品种条锈病抗性SSR标记Xgwm312-2A,Xgwm174-5D,Xgwm499-5B,Xcfd223-3D,Xgwm169-6A,Xbarc172-7D和Xbarc126-7D可能是前人未报道的与条锈病关联的新标记。Xcfd223-3D、Xgwm169-6A和Xbarc172-7D可能为一因多效标记。进一步利用Breseghello提出的无效等位变异(null allele)方法对与条锈病抗性显著关联SSR标记进行优异等位变异分析,发现1个SSR标记的优异等位变异位点Xcfd223-A3与条锈病性状反应型、严重度和病情指数显著关联。5.采用TASSEL软件混合线性模型(MLM),利用DArT芯片共鉴定出16个与中国北部麦区小麦地方品种条锈病性状显著关联标记。其中,4个标记与苗期条锈病抗性显著关联,12个与成株期条锈病抗性显著关联。结合已构建的小麦条锈病抗性基因一致性图谱分析发现,控制中国北部麦区小麦地方品种条锈病抗性位点QAUDPC.sicau-7B可能是一个前人未报道的新位点。6.条锈病人工接种诱导胁迫多环境下,利用SSR标记技术对中国北部麦区小麦地方品种产量性状进行全基因组关联分析,共检测到7个SSR标记与产量性状关联。其中,2个SSR标记与小穗数关联,3个与小穗粒数关联,1个与穗长关联,1个与穗粒重关联。其中,位于1B、3B和7B染色体上的SSR标记Xpsp3000-1B,Xgwm273-1B,Xbarc133-3B和Xgwm344-7B与已报道的条锈病抗性位点一致。条锈病人工接种诱导胁迫多环境下,利用DArT芯片技术对中国北部麦区小麦地方品种产量性状进行全基因组关联分析,共检测到24个位点与产量性状关联。7个DArT标记与小穗数关联,11个与小穗粒数关联,5个和穗长关联,1个和穗粒重关联。其中,QTL位点QKNS.sicau-7D,QKNS.sicau-2B.2,QSN.sicau-4B,QSN.sicau-6A和QSL.sicau-7B均与条锈病抗性具有遗传牵连效应。
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：S435.121.42
【图文】：

研究路线

图 2-1 实验材料在中国十大麦区的分布Fig.2-1 Distribution of Chinese wheat landraces in 10 major agro-ecologicalproduction zones of China表 2-1 实验材料的分布及数量Table 2-1 The distribution and quantity of experimental materials省份 份数 麦区内蒙古 12 北部春（播）麦区 Ⅶ山西 2 北部春（播）麦区 Ⅶ北京 1 北部春（播）麦区 Ⅶ陕西 29 北部冬（秋播）麦区 Ⅰ山西 19 北部冬（秋播）麦区 Ⅰ河北 11 北部冬（秋播）麦区 Ⅰ北京 7 北部冬（秋播）麦区 Ⅰ甘肃 6 北部冬（秋播）麦区 Ⅰ

条锈性状中反应型采用 GB/T19557.2-2004 6 级分类法（图2-2）：0（免疫）、0；（近免疫）、1（高抗）、2（中抗）、3（中感）、4（高感），其中 0、0；、1、2 为抗病反应型，3 和 4 为感病反应型；严重度是条锈菌夏孢子侵染面积占叶片总面积的百分比，参照成株期严重度进行记录；普遍率是用病叶数占调查总叶数的百分率来表示；鉴定标准参照 GB/T15795-2011。各个表型分级的详细标准详见“1.2.3 小麦条锈病的鉴定方法”。图 2-2：叶片反应型 0-4 级Fig.2-2: Infection type 0-4实验材料分为两年五个点种植，所有材料单粒播种，株距 0.1m；2m 行长，3 行区，行距 0.3m。具体种植情况如下：1、所有供试小麦地方品种均于 2015 年种植于四川农业大学崇州现代化农业生产基地（以下简称 2015 年崇州或 2015C）。接菌处理并在四周种植“诱发行”材料：SY95-71。大田常规管理，单行收获。2、所有供试小麦地方品种均于 2015 年种植?

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6 本报记者 赵s

本文编号：2775464