小麥抗條銹新基因YrTp1和YrTp2的發(fā)現(xiàn)和分子標(biāo)記定位.pdf

1、條銹病是小麥的主要病害之一，在我國曾多次流行造成小麥嚴(yán)重減產(chǎn)。應(yīng)用抗病品種是防治小麥條銹病最為經(jīng)濟(jì)、有效和對(duì)環(huán)境安全的途徑。小麥條銹菌新小種的不斷產(chǎn)生和發(fā)展，使小麥品種的抗銹性屢屢“喪失”，導(dǎo)致我國小麥條銹病周期性大流行。目前只有Yr5、Yr10等極少數(shù)抗條銹病基因?qū)ξ覈←湕l銹病優(yōu)勢(shì)生理小種條中30、31、32號(hào)仍表現(xiàn)免疫或高抗。其中強(qiáng)優(yōu)勢(shì)小種條中32號(hào)毒性譜更寬，致病范圍更廣，相對(duì)寄生適合度更高，已使我國大部分麥區(qū)的主栽品種淪為感病

2、，發(fā)病面積占播種面積的90﹪，它對(duì)Yr1、Yr2、Yr3、Yr4、Yr6、Yr9、Yr15、Yr27、YrA、Yralba、YrCle、YrCV、YrGaby、YrRes、YrSD、YrSpP、YrSO等抗病基因均有毒性，對(duì)生產(chǎn)品種和抗源均有致病性。因此，我國的小麥生產(chǎn)和育種面臨抗源危機(jī)。 利用外源抗性基因是小麥抗條銹育種的有效措施。繼來自黑麥的Yr9在生產(chǎn)上發(fā)揮巨大作用之后，抗性來自中間偃麥草(Thinopyruminterm

3、ediumBarkworth&Dewey)的無芒中4已成為國內(nèi)外小麥抗條銹育種的主要抗源。鑒于利用野生近緣種(屬)抗源已經(jīng)成為當(dāng)前抗病育種的主攻方向之一，而國內(nèi)育種上利用的主要抗源只有無芒中4、92R系列和貴農(nóng)21等少數(shù)幾個(gè)，為避免抗源利用單一化而重蹈1BL/1RS及繁6的覆轍，尋找新的抗源、尤其從小麥近緣種(屬)中發(fā)掘新的有效抗病基因，開展一些前瞻性的工作迫在眉睫。 分子標(biāo)記技術(shù)為新基因的發(fā)現(xiàn)和定位研究提供了新的工具。R(o)

4、deretal(1998)構(gòu)建了包含279個(gè)標(biāo)記位點(diǎn)的小麥微衛(wèi)星(SimpleSequenceRepeats，SSR)圖譜，Somersetal(2004)將來自不同研究小組的四張遺傳圖譜整合為一張包含1235個(gè)微衛(wèi)星標(biāo)記的高密度遺傳圖譜，為小麥目的基因的標(biāo)記、定位提供了極大的方便。目前在已建立分子標(biāo)記的15個(gè)抗條銹基因中，10個(gè)找到了SSR標(biāo)記。 從普通小麥(TriticumaestivumL.)與十倍體長穗偃麥草(Thino

5、pyrumponticum(Host)Liu&Wang)雜交創(chuàng)造的125個(gè)農(nóng)藝性狀較好的后代株系中，篩選出了基本穩(wěn)定的抗條銹株系20個(gè)，其中有免疫的、也有其它低反應(yīng)型類型和遲慢銹類型。2001年，在甘肅天水田間鑒定發(fā)現(xiàn)已經(jīng)穩(wěn)定的后代材料A-3對(duì)條銹病免疫；2001-2005年連續(xù)觀察，結(jié)果相同；在苗期鑒定，對(duì)混合菌免疫；成株期分小種鑒定，對(duì)水源11致病類型-3、水源11致病類型-7、水源11致病類型-14、條中29號(hào)、31號(hào)、32號(hào)等生

6、理小種和混合菌免疫。A-3系譜為“晉2148///Fuhuko/R431//北京837/2”，其普通小麥親本晉2148、Fuhuko、北京837對(duì)條中31、32號(hào)小種和混合菌高度感染，因此推測(cè)其抗病基因來源為十倍體長穗偃麥草R431。早期的基因組原位雜交分析在A-3中未觀察到明顯的偃麥草染色質(zhì)，但證實(shí)A-3攜帶1BL/1RS易位染色體。本文利用貯藏蛋白A-PAGE、SDS-PAGE分析技術(shù)和GISH技術(shù)對(duì)來自普通小麥×十倍體長穗偃麥草的

7、抗條銹后代材料進(jìn)行了生化鑒定和分子細(xì)胞遺傳學(xué)鑒定；用條中31號(hào)、條中32號(hào)兩個(gè)小種對(duì)抗感雜交組合“A-3/高優(yōu)503”的F2、BC1代正、反交分離群體進(jìn)行抗性遺傳分析，利用熒光標(biāo)記技術(shù)對(duì)其進(jìn)行SSR分析，以鑒定新抗源A-3所含抗條銹病基因是否為新基因，并對(duì)其進(jìn)行定位研究，為抗性基因的快速轉(zhuǎn)移和利用提供標(biāo)記。結(jié)果如下： 1.新抗源A-3對(duì)小麥條銹菌優(yōu)勢(shì)小種條中31號(hào)、條中32號(hào)的抗性基因相同，是全生育期抗性，由核基因控制，不涉及細(xì)

8、胞質(zhì)遺傳。其抗性由一顯一隱兩對(duì)獨(dú)立遺傳的主效基因控制，顯性基因位于2BS上，與標(biāo)記WMC477-167bp緊密連鎖，遺傳距離為0.4cM；隱性基因位于7BS上，與標(biāo)記WMC364-208bp連鎖，遺傳距離為5.8cM。等位性分析、系譜分析和抗譜分析表明，這兩個(gè)基因不同于已知的抗條銹基因，初步確定是兩個(gè)新的抗病基因，可能來源于十倍體長穗偃麥草，暫命名為YrTp1和YrTp2。 2.從小麥與十倍體長穗偃麥草的后代中鑒定出了幾個(gè)抗條銹

9、附加系、易位系和代換系，并證明其抗性來自十倍體長穗偃麥草，與1BL/1RS染色體無關(guān)。 T211316-1-1，2n=44，附加系，免疫； T210460-1-1，2n=44，附加系，高抗； T211017-1-1，2n=42，易位系，免疫； T211018-1-1，2n=42，易位系，免疫； T210438-1-1，2n=42，代換系，中抗-中感，發(fā)病極晚，慢銹； T210436-1-1

10、，2n=42，代換系，高抗-中抗； T210695-1-1，2n=42，代換系，免疫； T210435-1-1，2n=42，易位代換系，免疫。 3.用擬鵝觀草(Pseudoroegneriastipifolia(CzernexNevski)ALove)基因組(St組)DNA作探針、中國春(TriticumaestivumL.cvChineseSpring)基因組(A、B、D組)DNA作封阻的GISH分析發(fā)現(xiàn)，在細(xì)