小麦抗白粉病基因Pm40的分子标记定位与同源共线序列片段分析

发布时间：2017-09-23 07:13

  本文关键词：小麦抗白粉病基因Pm40的分子标记定位与同源共线序列片段分析

  更多相关文章： 小麦 白粉病 Pm40 EST-STS 比较基因组学

【摘要】：以小麦为食物的人口占世界人口的40%,小麦为这些人供应了20%的能量和蛋白质。随着小麦半矮秆品种的增加、氮肥施用量的增大和全球气候变暖,白粉病带来的风险日渐严重,过去十年中,在中国几个重要栽培小麦的区域中已经上涨为主要病害,造成的损失甚大。因此,应从根本上控制白粉病的流行与危害,即培育和种植抗病品种,对确保国家粮食安全具有重大意义。目前,已经发现50个位点的79个正式命名的小麦抗白粉病基因,但仅有Pm3b、Pm21相关基因STPK-V、Pm38得到了克隆。抗病基因的克隆不仅可以加快小麦抗白粉抗病基因的研究进展,而且也可以加速抗病基因的利用。小麦抗白粉病基因Pmm40对当前很多流行小种都表现出高抗反应,比如山东寿光-3、山东平邑-3和河南新乡-3等。因此,深入研究该基因就显得十分必要。本课题组前期研究发现,Pm40基因被定位在小麦7B染色体的短臂上,筛选了5对与该基因连锁的微卫星分子标记,并被确定在Xwmc335与Xwmc297之间,该结果报道的Pm40基因的遗传位置所用到的分子标记,尚不能达到进一步利用其进行筛选Pmm40候选基因,并最终对Pm40完成克隆。本研究以含有基因Pm40的小麦抗白粉病材料L693与感白粉病材料L1034杂交获得的F2后代和F2：3家系为作图群体,主要利用EST-STS分子标记技术及比较基因组学的方法,对小麦抗白粉病基因Pm40进行EST-STS分子标记定位,寻找Pm40基因所在染色体区段与二穗短柄草、水稻、高粱基因组的同源共线性关系,为Pm40基因的同源克隆打下基础。本研究主要获得以下几个方面的研究成果：1、抗病亲本L693与感病亲本L1034进行杂交,对构建的F2群体、F2:3家系的基因型进行了苗期(利用Bgt E28接种)与成株期的白粉病抗性基因型的鉴定。结果表明：全部F1抗白粉病,F2单株出现了抗感分离,抗感分离比为450(抗)：151(感),卡方检验表明白粉病抗性符合一个显性单基因控制的3：1的分离比例；对F2：3家系的抗性分离比例的卡方检验结果也表明白粉病抗性符合一个显性基因控制的1：2：1的比例,并且苗期和成株期的抗性鉴定结果一致。2、验证了之前本课题组报道的与Pm40基因连锁的4对SSR分子标记Xwmc335、 Xwmc364与Xwmc476,在本研究中可以扩增出多态性片段并且与Pm40连锁；在7BS染色体上进一步筛选出2对与基因Pm40紧密连锁的SSR引物Xwmc662和Xgwm43。利用这6对分子标记与基因Pm40进行了初步遗传图谱构建,结果显示标记顺序依次为Xwmc335、Xgwm297、Xwmc662、Xwmc476、Xwmc364、Xgwm43,标记之间的遗传距离分别为0.58cM、0.74cM、0.24cM、0.37cM、0.33cM和0.86cM,Pm40定位于标记Xwmc335与Xgwm297之间。3、为了进一步加密基因Pmm40的连锁遗传图谱,利用7B染色体上的EST序列以及结合比较基因组学的方法,设计了351对EST-STS标记。经过对亲本、抗感池、F2群体的筛选,共获得7对与Pm40基因连锁的EST-STS标记,最近的标记BF291338与Pm40基因的连锁距离为0.26cM。然后将这7对标记加密到基因Pmm40的初步遗传图谱中,最终将Pm40基因定位在BF291338与Xwmc335两个标记之间,二者与Pm40的连锁距离分别为0.26cM和0.58cM,最终该遗传图谱跨度6.181cM,标记之间的平均距离为0.44cM。4、通过比较基因组学的方法,确定了标记BE423064,BE446359,BF291338所在的小麦基因组区间相对应的EST序列在二穗短柄草、水稻和高粱上的基因组片段以及物理位置,该共线性区段位于二穗短柄草的第3号染色体,水稻的8号染色体,高粱的7号染色体的部分区域上,大小分别为1.09 Mbp、1.16 Mbp和1.62 Mbp。序列比对结果表明,在水稻和短柄草之间,有77个基因具有同源性,水稻与高粱之间,有77个基因具有同源性,短柄草和高粱之间,有118个基因具有同源性。同源基因在物理顺序上表现为较为一致的共线性。5、本研究获得的高密度遗传连锁图谱可以为小麦抗白粉病基因Pm40分子标记辅助育种提供用于筛选抗性材料的分子标记,能应用于加速白粉病抗性新品种的选育；同时本研究获得的Pm40基因区域同源的短柄草、水稻、高粱共线性序列,能够进一步为寻找Pm40基因的候选基因、Pmm40基因的同源克隆服务。
【关键词】：小麦 白粉病 Pm40 EST-STS 比较基因组学
【学位授予单位】：四川农业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：S435.121.46
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1.文献综述10-21
• 1.1 小麦白粉病10-11
• 1.2 小麦抗白粉病基因11-14
• 1.3 分子标记类型14-18
• 1.3.1 RFLP-限制性片段长度多态性15
• 1.3.2 RAPD-随机扩增多态性DNA15
• 1.3.3 SSR-简单重复序列15-16
• 1.3.4 AFLP-扩增片段长度多态性16
• 1.3.5 EST-表达序列标签16-17
• 1.3.6 SNP-单核苷酸多态性17-18
• 1.4 小麦遗传图谱的构建18-19
• 1.5 比较基因组学研究进展19-21
• 1.6 实验研究的目的与意义21
• 2. 材料与方法21-31
• 2.1 试验材料21-22
• 2.2 研究方法22-23
• 2.3 遗传分析23-25
• 2.3.1 杂交技术23
• 2.3.2 白粉病抗性鉴定23-24
• 2.3.3 抗性数据处理24-25
• 2.4 基因Pm40的分子标记定位25-30
• 2.4.1 材料取样25
• 2.4.2 DNA提取(CTAB法)25-26
• 2.4.3 分子标记的选择26-27
• 2.4.4 PCR反应27-28
• 2.4.5 PCR产物的检测28-30
• 2.4.6 遗传锁作图30
• 2.5 比较基因组分析30-31
• 3. 结果与分析31-44
• 3.1 L693白粉病的抗性鉴定31
• 3.2 基因Pm40在作图群体中的遗传分析31-34
• 3.3 与基因Pm40连锁的标记34-42
• 3.3.1 与基因Pm40连锁的SSR标记34-36
• 3.3.2 与基因Pm40连锁的EST-STS标记36-42
• 3.4 基因Pm40对应的二穗短柄草、水稻和高粱的共线区域的比较分析42-44
• 4. 讨论44-48
• 4.1 位于小麦染色体7B上的抗白粉病基因44-45
• 4.2 抗性亲本L693和作图群体的选择45-46
• 4.3 分子标记的选择46-47
• 4.4 比较基因组学的研究47-48
• 5. 结论48-50
• 参考文献50-59
• 致谢59-60
• 附录60-68
• 攻读学位期间发表的学术论文目录68

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 曹乃倩;刘桂茹;杨学举;;小麦抗白粉病基因定位及分子标记辅助育种综述[J];中国农学通报;2007年07期

2 李强;王保通;吴兴元;段双科;王芳;;陕西省小麦抗白粉病基因及新育成小麦品种(系)抗白粉病分析[J];植物保护学报;2008年05期

3 胡英考,辛志勇;小麦抗白粉病基因定位与分子标记[J];生物技术通报;2000年06期

4 高翔;小麦抗白粉病基因定位与分子标记研究进展[J];陕西农业科学;2002年04期

5 吴政卿,雷振生,赖菁茹,杨会民;小麦抗白粉病基因库拓建及其应用[J];华北农学报;2002年02期

6 解超杰,杨作民,孙其信;小麦抗白粉病基因的分子标记[J];中国农业大学学报;2003年01期

7 王新民,贾庄德,刘合民,孙全德,徐关印,张庆勤;早抗1号小麦抗白粉病基因单体分析[J];麦类作物学报;2004年03期

8 吴先华;罗培高;晏本菊;任正隆;;小麦抗白粉病基因的定位及其在育种中的应用研究进展[J];中国农学通报;2006年05期

9 迟文娟;曹远银;刘文玉;张崇;;小麦品种的抗白粉病基因推导[J];湖北农业科学;2009年03期

10 殷贵鸿;李根英;何中虎;刘建军;王辉;夏先春;;小麦新品种济麦22抗白粉病基因的分子标记定位[J];作物学报;2009年08期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 孙会改;宋伟;王晓鸣;武小菲;李洪杰;;小麦品种汶农14的抗白粉病基因遗传分析和分子定位[A];“创新驱动与现代植保”——中国植物保护学会第十一次全国会员代表大会暨2013年学术年会论文集[C];2013年

2 贺润丽;;小麦背景中源于长穗偃麦草抗白粉病基因的分子定位[A];中国遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编（2004-2008）[C];2008年

3 马贵龙;张书绅;;小麦新品种沈免96抗白粉病基因单体分析[A];中国植物病理学会2004年学术年会论文集[C];2004年

4 薛飞;翟雯雯;段霞瑜;周益林;吉万全;刘志勇;;小麦农家品种蚂蚱麦抗白粉病基因的分子标记与染色体定位[A];中国遗传学会第八次代表大会暨学术讨论会论文摘要汇编（2004-2008）[C];2008年

5 王慰;刘园;曹爱忠;王海燕;李颖波;费菲;陈佩度;王秀娥;;簇毛麦中一个具E3连接酶活性和U-box/ARM结构域的Hv-CMPG基因的克隆及其功能分析[A];江苏省遗传学会第八届会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];2010年

6 肖明纲;宋凤景;王晓鸣;李洪杰;;小麦地方品种红洋辣子抗白粉病基因的遗传分析和分子定位[A];中国植物病理学会2012年学术年会论文集[C];2012年

7 胡佳梦;王晓云;邢莉萍;曹爱忠;陈佩度;;利用比较基因组学方法克隆簇毛麦抗病基因类似物[A];中国遗传学会植物遗传和基因组学专业委员会2009年学术研讨会论文摘要汇编[C];2009年

8 薛飞;段霞瑜;周益林;吉万全;;我国部分小麦农家品种抗白粉病基因推导与遗传多样性分析[A];中国植物病理学会2008年学术年会论文集[C];2008年

9 刘志勇;宋伟;华为;赵军;解超杰;孙其信;杨作民;;野生二粒小麦2B染色体抗白粉病基因微卫星标记定位[A];第二届热带亚热带植物资源的遗传多样性与基因发掘利用研讨会论文集[C];2006年

10 覃碧;王海燕;曹爱忠;刘洋洋;王秀娥;;小麦抗白粉病基因Pm6的精细定位[A];江苏省遗传学会第八届会员代表大会暨学术研讨会论文集[C];2010年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 本报记者 徐恒杰;发掘农作物基因宝库的领头人[N];农民日报;2005年

2 本报记者 韩叙 本报实习生 冯芳;身扑农业 心系农民[N];经济日报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 Vincent Mgoli Mwale;小麦品种（系）遗传多样性分析及抗白粉病基因检测[D];中国农业科学院;2015年

2 孙晓丽;小麦抗白粉病基因的分子标记及白粉菌引发的细胞程序性死亡的相关研究[D];中国农业科学院;2006年

3 伊艳杰;小麦抗白粉病基因遗传图谱构建及抗病相关基因的克隆[D];兰州大学;2007年

4 谢皓;小麦外源抗白粉病基因的分子标记[D];中国农业大学;2005年

5 孔凡晶;簇毛麦抗白粉病基因的染色体显微切割及其抗病相关基因克隆的研究[D];中国农业科学院;2001年

6 李爱丽;小麦抗白粉病基因同源序列的分离鉴定及分子标记的研究[D];河北农业大学;2002年

7 刘树兵;中间偃麦草抗白粉病基因向小麦的转移和鉴定[D];山东农业大学;2002年

8 林小虎;中间偃麦草抗白粉病基因的染色体定位及分子标记鉴定[D];山东农业大学;2005年

9 张今今;中国葡萄属野生种抗白粉病基因cDNA克隆及序列分析[D];西北农林科技大学;2003年

10 薛飞;小麦抗白粉病基因的分子作图及其与白粉菌互作的表达谱分析[D];西北农林科技大学;2012年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 孙艳玲;小麦品种对白粉病的反应及抗病基因检测[D];中国农业科学院;2015年

2 李建波;小偃麦渗入系抗白粉病基因分子定位及HMW-GS遗传分析[D];山西大学;2015年

3 陈静;甜瓜染色体片段代换系的构建和抗白粉病基因的遗传定位[D];新疆大学;2015年

4 张倩;亚麻抗白粉病基因的定位[D];黑龙江大学;2015年

5 吴瑕;小麦种质山农10103抗白粉病基因的分子标记定位和种质系的鉴定[D];山东农业大学;2014年

6 马丽侠;小麦抗白粉病基因Pm40的分子标记定位与同源共线序列片段分析[D];四川农业大学;2015年

7 王宏梅;贵农6号小麦抗白粉病基因的分子标记[D];贵州大学;2009年

8 杜长青;小麦抗白粉病基因的分子标记研究[D];山东农业大学;2002年

9 雷秀玉;小麦抗白粉病基因分子标记的实用性评价[D];河北科技师范学院;2013年

10 宋伟;小麦品种良星99和汶农14的抗白粉病基因分子定位[D];河北科技师范学院;2014年

，

本文编号：903900