小偃麦渗入系对小麦真菌病害的抗性基因定位

发布时间：2018-05-09 13:52

本文选题：普通小麦 + 长穗偃麦草　；参考：《山西大学》2016年博士论文

【摘要】：小麦(Triticum aestivum L.)是全世界主要的粮食作物和经济作物,它的生产和供给关系着国家粮食安全问题。小麦生产过程会受到诸多因素的影响,其中小麦真菌病害一直以来都是严重制约小麦产量和品质的因素。小麦真菌病害中对小麦生产最具危害性的是小麦条锈病和小麦白粉病。这两种真菌病害在全世界各小麦产区都有发生,对小麦的产量和品质造成严重影响。防治真菌病害最迫切需要解决的问题是实现普通小麦抗源多样化。小麦优异抗性种质资源的发掘、创新和利用是实现普通小麦抗源多样化最经济有效的途径。小麦近缘属野生植物蕴含着丰富的优异基因,是筛选和培育品质优良兼具高抗多种病害的小麦品种不可多得的种质资源。偃麦草属(Thinopyrum或Elytrigia Desv.)属禾本科(Gramineae)小麦族(Triticum),是小麦的三级基因库。偃麦草属植物蕴藏着丰富的遗传特性,抗逆性强,对多种小麦真菌病害如小麦条锈病和白粉病等均表现免疫或高抗,是普通小麦遗传改良的珍贵外源基因供体,该属中利用最广泛的两个物种分别是长穗偃麦草(Thinopyrum ponticum)和中间偃麦草(Thinopyrum intermedium)。本文对利用远缘杂交和染色体工程技术相结合创制的源于长穗偃麦草或中间偃麦草的4个抗病衍生系,就它们对小麦条锈病和白粉病的抗性机理、抗性基因的来源和抗性遗传模式及抗性基因染色体定位以及抗性基因与连锁标记的遗传图谱构建等方面进行了较深入研究,得出如下结果与结论：1、衍生于长穗偃麦草的渐渗系CH7086,对小麦条锈病具有良好抗性。苗期接种鉴定表明,CH7086对接种的9个生理小种均表现为免疫,其中包括我国目前流行小种CYR32、CYR33和新生理小种CH42,且各小种的侵染型与野生亲本长穗偃麦草和抗性供体小偃7430非常相似,而其它小麦亲本对接种的所有生理小种则表现为高感。据此推测,CH7086对小麦条锈病的抗性来自野生亲本长穗偃麦草。基因组原位杂交(GISH)检测结果显示,CH7086中不存在长穗偃麦草的染色体或片段,故推测CH7086可能是一个含长穗偃麦草抗条锈病基因的隐形渐渗系。为明确CH7086抗条锈病基因的染色体位置及其抗性遗传机制,对CH7086与小麦高感品种台长29、绵阳11杂交的F1、F2、F3和BC1群体在成株期接种生理小种CYR32,发现其对条锈病的抗性受1对显性核基因控制,暂命名为YrCH86。运用SSR分子标记技术和分离群体分组分析法(BSA),筛选到8对分子标记(6对SSR标记,1对STS标记及1对EST标记)与抗性基因YrCH86连锁,抗性基因与两翼连锁标记X2AS33和Xmag3807的遗传距离分别为1.9 cM和3.1 cM。利用中国春工具材料,把目标抗病基因和连锁分子标记定位在染色体2AS5-0.78-1.00区间。通过抗性基因来源、等位性检测及染色体位点等综合分析比较,发现该基因不同于国际上已公布的定位于2AS染色体上的其它抗条锈病基因,是一个新的抗条锈病基因,国际小麦基因命名委员会已正式将其定名为Yr69。2、小麦品系CH09W89是由八倍体小偃麦TAI7045与普通小麦杂交、回交选育而成的高抗白粉病的新品系。CH09W89免疫或高抗白粉病菌株E09、E20、E21、E23、 E26、Bg1和Bg2,且具有与其野生亲本中间偃麦草和抗性供体TA17045相似的侵染型。成株期对CH09W89与感病亲本SY95-71和绵阳11的杂交群体接种白粉病菌株E09,表明CH09W89对白粉病的抗病性受1对隐性核基因控制,暂将其命名为pmCH89。SSR分子标记技术分析发现,抗性基因pmCH89与4对SSR分子标记连锁,与其两翼邻近标记Xwmc310和Xwmc125的遗传距离分别为3.1 cM和2.7 cM。利用中国春工具材料将抗性基因pmCH89定位在小麦染色体4BL-0.68-0.78区间。通过抗性基因定位染色体位点及抗性基因供体分析表明,该抗性基因与国际上已公布的定位于染色体4BL上的其它的抗性基因和QTL位点不同。3、CH5026衍生于八倍体小偃麦TAI7045的小麦-中间偃麦草渐渗系,对小麦条锈病和白粉病表现良好抗性。苗期接种鉴定表明,CH5026对接种的条锈菌生理小种抗病侵染型与其野生亲本中间偃麦草及其抗性供体TAI7045相似,表现出免疫或近免疫,而其它小麦亲本均表现为高感。CH5026与感病品种(台长29和SY95-71)的杂交后代成株期抗性鉴定结果表明,其对条锈菌生理小种CYR32的抗性受显性单基因控制。GISH未检测到外源中间偃麦草DNA杂交信号。运用SSR分子标记技术和分离群体分组分析法(BSA)相结合,共筛选出3对SSR分子标记(Xgwm210、Xwmc382和Xgpw7101)与抗性基因连锁,其两翼邻近连锁标记Xwmc382和Xgpw7101,它们分别距离抗条锈病基因的遗传距离为6.0 cM和4.7 cM,暂将其命名为YrCH5026o利用中国春工具材料将该抗性基因定位在染色体2AS上。通过比较连锁分子标记多态性及抗性基因来源分析,发现YrCH5026与已定位于染色体2AS上的其它抗性基因不同,很可能是一个条锈病抗病新基因。4、小麦-中间偃麦草衍生的八倍体小偃麦TAI8335的高代(BC2F6)品系CH7124,兼具小麦条锈病和白粉病抗性。苗期用条锈菌生理小种CYR32和CYR33接种鉴定,并结合其系谱分析,表明CH7124的条锈病抗性可能来自中间偃麦草。为了研究CH7124中条锈病抗病基因的遗传方式及其所处染色体位置,对CH7124与感病小麦品种(台长29和绵阳11)杂交和回交后代接种条锈菌生理小种CYR32,发现CH7124成株期对条锈菌生理小种CYR32的抗性由1对显性核基因控制。运用SSR分子标记技术,发现该抗性基因与4对SSR标记连锁,其两翼邻近标记Xgwm614和Xwmc154,距抗性基因遗传距离分别为8.6 cM和10.5 cM。结合分离群体分组分析法(BSA),将条锈病抗性基因YrCH7124定位于小麦染色体2BS上。就抗性基因在染色体所处位置及抗性供体分析,YrCH7124是染色体2BS上的条锈病抗病新基因。综上所述,本研究鉴定的4个小偃麦渐渗系是可以用于小麦条锈病或白粉病抗病育种的新抗源。经抗性评价和遗传模式分析发现,这4个新的抗小麦条锈病和白粉病基因的抗病性均来自其野生亲本长穗偃麦草或中间偃麦草,分别利用微卫星(SSR)标记将这4个抗性基因进行了染色体定位及遗传图谱构建。本研究所发现的抗病新基因及其紧密连锁的分子标记有助于加快小麦条锈病和白粉病抗源的多样化和偃麦草抗病基因育种利用以及外源抗性分子机制的解析。同时,也为这些抗病新基因的精细定位及图位克隆奠定了基础。
[Abstract]:Wheat ( Triticum aestivum L . ) is the main food crop and economic crop in the world . Its production and supply is related to the national food security . The wheat fungal disease has been the most important factor restricting wheat yield and quality . The most urgent problem for wheat production is wheat stripe rust and wheat powdery mildew . The most urgent problem for wheat production is wheat stripe rust and wheat powdery mildew . Thinopyrum ponticum ( Thinopyrum ponticum ) and Thinopyrum intermedium are the most widely used species . The results and conclusions were as follows : 1 . The resistance of CH7086 to wheat stripe rust was 1 . 9 cM and 3 . 1 cM . The results showed that the resistance of CH5026 to the physiological races of stripe rust was 6 . 0 cM and 4 . 7 cM .

【学位授予单位】：山西大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：S435.12

【参考文献】