小麥條銹病抗性遺傳分析、抗病基因分子作圖及聚合研究.pdf

1、小麥條銹病是由小麥條銹菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici，PST)引起的一種世界范圍內(nèi)重要的真菌病害之一。利用抗病品種是防治小麥條銹病最經(jīng)濟、有效、易行和對環(huán)境安全的有效途徑，是控制該病害發(fā)生和流行的首要措施，受到全世界各國的廣泛推廣。美國西北部地區(qū)具有條銹病高溫成株抗性，表現(xiàn)為數(shù)量性狀遺傳，具有持久抗性的特點。開發(fā)并利用HTAP抗性基因，可以克服小種?；剐曰蛴捎诓≡》N的頻繁變異，而使寄主抗性

2、很快喪失。本研究對美國西北部地區(qū)兩個小麥主栽品種抗性基因進行鑒定、分子作圖，并通過表型分析和分子標記輔助育種對主要抗性基因進行聚合研究。結(jié)果如下： 1.為了研究美.國西北部地區(qū)主栽品種‘Alpowa’所含抗條銹病基因，以AVS為母本，‘Alpowa’為父本，配制雜交組合。在溫室用北美條銹菌小種PST-1和PST-21接種親本、F<,1>、F<,2>及F<,3>代，遺傳分析結(jié)果表明Alpowa含一個部分顯性全生育期抗小種PST-1

3、和PST-21的基因，命名為YrAlp。采用RGAP及SSR分子標記技術(shù)篩選與YrAlp緊密連鎖的標記，構(gòu)建了一個含5個RGA P標記和2個SSR標記的連鎖圖，并通過中國春缺體四系將該連鎖圖定位到小麥染色體1 B上。2個SSR標記則將該連鎖圖進一步定位到染色體1B的短臂上。通過溫室及田間抗性鑒定得出Alpowa還含有HTAP抗性基因。在田間自然發(fā)病情況下，調(diào)查親本及136個F<,3>株系在Pullman，WA.(設(shè)兩個實驗地)和Moun

4、t Vernon，WA.各地的嚴重度及反應(yīng)型，用于檢測HTAP QTL。利用QTL作圖方法，我們對3個試驗環(huán)境(O.B.Hill、Tukey Farm和Mt.Vernon)的相對AUDPC和反應(yīng)型資料，進行高溫成株抗性QTL分析。分別檢測到1個影響高溫成株抗性的主效QTL，它們位于7B染色體長臂上。 2.硬紅春小麥品種Express廣泛種植于美國西北部地區(qū)，是北美小麥條銹病鑒別寄主之一。為了鑒定其所含全生育期抗條銹病基因，以Ex

5、press為母本，Avs為父本，配制雜交組合。在溫室用北美條銹菌小種PST-1、PST-21、PST-43及PST-45接種親本、F<,1>、 F<,2>、 F<,3>及F<,5>代，遺傳分析結(jié)果表明Express含一個顯性全生育期抗小種PST-1和PST-2 l的基因，暫命名為YrExpl；一個顯性全生育期抗小種PST-1、 PST-21、PST-43及PST-45的基因，暫命名為YrExp2。采用RGAP及SsR分子標記技術(shù)篩選與Y

6、rExp1和YrExp2緊密連鎖的標記，構(gòu)建了兩個分別包含YrExpl和YrExp2的遺傳連鎖群，并通過中國春缺體四系及SSR標記將YrExpl位到小麥染色體1 BL上，將YrExp2定位到'5BL上。YrExp2的兩側(cè)標記之一在檢測的44個美國西北部小麥品種(系)中多態(tài)性達91％，可用于分子標記輔助育種。鑒定Express所含小種?；剐曰蚶诟玫亓私鈼l銹菌小種毒性變化以及制定有效控制該病害發(fā)生的策略。 3.硬紅春小麥品種

7、Express除了還有全生育期抗條銹病基因之外，還含有HTAP抗性基因。本研究明確了春小麥品種Express擁有的高溫成株抗性遺傳由隱性基因控制。雜交組合AVS/Express的146個F<,6>重組自交系在兩年四個試驗地的相對AUDPC(或嚴重度)和反應(yīng)型性狀呈連續(xù)分布，表現(xiàn)數(shù)量性狀的特點，略偏斜于感病親本。借助于數(shù)量性狀分析，我們檢測到三個影響相對AUDPC的加性QTLs，解釋48.2％到71.4％的表型變異；其中兩個QTLs同時影

8、響反應(yīng)型，解釋31.2％到42.8％的表型變異。同時，我們還檢測到5對提高抗銹性的顯著雙因子互作既上位性效應(yīng)，包括相對AUDPC 3對、反應(yīng)型2對。如果考慮到上位性效應(yīng)，那么所有QTI。所能解釋的表型變異將增加1.7-3.6％。加性效應(yīng)與上位性效應(yīng)對AVS/Express雜交組合群體高溫成株抗性的遺傳控制都具有重要的作用。 4.在前期定位Yr39、Qphtap.wsu-6AS、Qhtap.wsu-3BL及Qhtap.wsu-1B

9、L的工作基礎(chǔ)上，在早代進行抗性鑒定，淘汰感病株，保留抗病株繼續(xù)種植、較晚世代(F<,6>)進行表型抗性鑒定結(jié)合分子標記輔助選擇的策略，利用與HTAP QTLs緊密連鎖的分子標記，對小麥品種Alpowa和Express的重組自交系群體進行分子標記輔助選擇。通過前景選擇，篩選到2個聚合上述三個主效抗性QTLs(Yr39，Qhtap.wsu-6AS和Qhtap.wsu-3BL)的抗性株系、2個聚合Yr39與Qhtap.wsu-6AS的株系、2

10、個聚合Yr39與Qhtap.wsu-3BL的株系、2個聚合Qhtap.wsu-6AS與Qhtap.wsu-3BL株系。創(chuàng)制具有持久抗條銹病小麥新種質(zhì)。 本研究選用美國西北部主栽小麥品種，開展小麥條銹病抗性遺傳分析、抗病基因分子作圖及主效抗性基因聚合研究。證明美國西北部種植的小麥品種中有較多高溫成株抗病資源，為小麥抗條銹病育種提供了新的抗源材料。開展分子標記輔助選擇，初步驗證了QTL研究結(jié)果的可靠性和所提出的小麥分子標記輔助抗病育