大麦非寄主抗条锈病基因Rps6的精细定位

发布时间：2017-04-28 15:11

  本文关键词：大麦非寄主抗条锈病基因Rps6的精细定位，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：小麦条锈病是由条形柄锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici,Pst)引起的真菌性病害,在世界范围内影响小麦的生产,在部分小麦产区危害严重。利用抗条锈病基因资源培育小麦抗病品种是防治小麦条锈病最为经济有效的途径,但由于条形柄锈菌和小麦品种的协同进化,许多在生产上推广应用的抗条锈病基因逐渐对新生条锈菌生理小种失去抗病功能。为此,发现和利用小麦条锈菌非常规寄主来源的抗病基因(非寄主抗病基因)或许成为小麦持久抗病育种的有效途径。一般来说,大麦(Hordeum vulgare ssp.vulgare)为条形柄锈菌小麦专化型(Pst)的非常规寄主,对Pst的侵染表现免疫。本研究鉴定到三个能被Pst侵染的野生大麦材料(H.vulgare ssp.spontaneum)。利用对于Pst表现抗病的野生大麦(PI 466050和PI 466186)分别与感Pst的野生大麦(PI 264220和PI 560559)杂交,构建了两个独立遗传群体,发现两者携带同一抗病位点,并将该大麦抗Pst位点定位在大麦第7染色体长臂上,现命名为Rps6。等位测验表明Rps6与中国栽培大麦“Y12”中的YrpstY1相同,而标记分析也证明了Rps6位点在美国栽培大麦“Tamalpais”中的存在,说明Rps6位点可能在野生和栽培大麦中普遍存在。本研究利用包含大约5,500个单株的遗传作图群体将Rps6基因锁定到了一个0.14cM的区间,对应大约500kb的大麦基因组序列,短柄草和水稻对应的共线性区间则分别小于94kb和9kb。由于在短柄草和水稻的共线性区间并未发现典型的抗病基因,将需要利用染色体步移等方法从ue约抗病大麦亲本上获得Rps6基因。大麦Rps6基因将为小麦抗条锈病育种提供重要的基因资源,也将为解析非寄主抗病机制奠定基础。
【关键词】：小麦 大麦 条锈病 非寄主抗病性 图位克隆
【学位授予单位】：山东农业大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.12
【目录】：

• 中文摘要9-10
• Abstract10-12
• 1 前言12-41
• 1.1 小麦和大麦12-13
• 1.2 条锈病13-22
• 1.2.1 小麦和大麦条锈病14
• 1.2.2 条形柄锈菌及其致病特征14-15
• 1.2.3 条锈菌的生活史及侵染过程15-19
• 1.2.4 条锈菌的遗传分化及生理小种19-20
• 1.2.5 条锈病的危害和控制20-22
• 1.3 植物抗病性22-30
• 1.3.1 植物抗病类型23-24
• 1.3.2 条锈病抗性24-25
• 1.3.3 条锈病抗性资源25-30
• 1.3.3.1 小麦抗条锈病基因25-27
• 1.3.3.2 大麦抗条锈病基因27-29
• 1.3.3.3 小麦和大麦之间的非寄主抗病基因29-30
• 1.4 基因组资源30-35
• 1.4.1 基因定位的工具31-34
• 1.4.1.1 SNP芯片32
• 1.4.1.2 Goldengate技术32-34
• 1.4.2 比较基因组学34-35
• 1.5 抗病资源的应用35-41
• 1.5.1 作物抗病基因的转移及利用36-39
• 1.5.2 作物抗病基因工程39-41
• 2 大麦非寄主抗条锈病基因Rps6的精细定位41-50
• 2.1 目的意义41
• 2.2 材料与方法41-50
• 2.2.1 实验材料41-43
• 2.2.1.1 植物材料41-42
• 2.2.1.2 条锈菌小种42-43
• 2.2.2 实验方法43-50
• 2.2.2.1 小麦和大麦条锈菌抗病性测试43-45
• 2.2.2.1.1 生长间条件下的条锈菌接种实验43-44
• 2.2.2.1.2 田间条件下的条锈菌接种实验44
• 2.2.2.1.3 表型鉴定44-45
• 2.2.2.2 基因型鉴定45-46
• 2.2.2.2.1 植物基因组DNA的提取45-46
• 2.2.2.2.2 植物基因组DNA提取的相关溶液46
• 2.2.2.2.3 Illumina VeraCode芯片分析46
• 2.2.2.3 遗传作图46
• 2.2.2.4 抗病QTL分析46-47
• 2.2.2.5 标记开发47
• 2.2.2.6 PCR扩增和PCR产物的检测47-49
• 2.2.2.6.1 PCR扩增47-48
• 2.2.2.6.2 凝胶配制48-49
• 2.2.2.7 Rps6区域连锁基因的表达分析49-50
• 3 结果与分析50-72
• 3.1 野生大麦材料的筛选50
• 3.2 群体创建50-52
• 3.2.1 野生大麦群体的创建50-52
• 3.2.2 栽培大麦和野生大麦杂交群体的创建52
• 3.2.3 栽培大麦和野生大麦高代群体的创建52
• 3.3 遗传分析52-57
• 3.3.1 亲本表型分析52-55
• 3.3.2 基本群体的表型分析55-57
• 3.4 Pst抗病性的QTL分析57-62
• 3.4.1 Illumina GoldenGate芯片分析57-59
• 3.4.2 野生大麦遗传连锁图的构建59
• 3.4.3 野生大麦携带一个抗Pst主效QTL位点59-60
• 3.4.4 大麦抗Pst区域的标记加密60-62
• 3.5 Rps6基因的精细遗传图谱62-69
• 3.5.1 重组体的筛选和表型鉴定62-66
• 3.5.2 关键区段的标记开发和物理作图66-69
• 3.6 Rps6基因与栽培大麦中YrpstY1是等位位点69-70
• 3.7 Rps6准候选基因的表达70-72
• 4 讨论72-77
• 4.1 抗病基因Rps6在不同物种中的候选区间72-73
• 4.2 Rps6基因与其它大麦抗条锈病基因的关系73-74
• 4.3 大麦非寄主抗条锈病的特性和分子基础74-75
• 4.4 非寄主抗病性在作物改良中的利用75-77
• 5 结论77-78
• 6 参考文献78-93
• 7 致谢93-94
• 8 攻读博士学位期间发表论文情况94

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