小麦体细胞无性系4-8抗条锈病基因的遗传分析和标记定位

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小麦条锈病是由条锈菌(Puccinia striiformis f.sp.tritici)引起的一种专化寄生菌。条锈病是引起小麦产量锐减的最严重病害之一,其特点是爆发性强、发生范围广、流行频率高,对小麦生产造成严重的危害。控制小麦条锈病最有效和最安全的方法是培育和种植具有抗病性的小麦品种。  由于小麦条锈菌复杂多变,一些新的、强致病性的条锈菌生理小种(或致病类型)频繁出现,导致了小麦抗条锈病品种的兴衰。为了持久控制条锈病,不断发掘、研究和利用抗条锈病基因资源,增加小麦品种抗病基因丰富度,是小麦抗条锈病育种的一项基本任务。  小麦体细胞无性系4-8是通过体细胞无性系变异方法培育的小麦抗条锈病新种质,对当前流行的条锈菌优势小种CYR33具有良好的抗性。小麦体细胞无性系4-8的获得,不仅扩充了抗条锈病种质资源,并为获得新的抗病基因资源提供了一种可以借鉴的方法。因此,研究小麦体细胞无性系的抗条锈病基因的抗性类型和遗传特点,进行分子标记定位具有重要意义。  本研究利用感病小麦品种铭贤169和小麦体细胞无性系4-8配制杂交组合,获得F1,F1自交获得F2材料。通过苗期人工接种(小麦条锈菌CYR33)双亲、F1和F2群体材料进行抗病性鉴定,研究分析了小麦体细胞无性系4-8所携带的抗条锈病基因的抗性类型和遗传特点;利用SSR分子标记技术对其抗性基因进行了标记定位。主要研究结果如下:  1、抗条锈病基因遗传分析:抗条锈病鉴定分析结果表明,小麦体细胞无性系4-8对小麦条锈菌CYR33具有良好的抗性,F1群体的苗期抗病表现型与小麦体细胞无性系4-8一致,F2群体的抗病、感病分离植株数比值为3.241∶1,经过卡方测验(x2(3∶1)=0.172,P=0.678,而x2(0.05,1)=3.84,显然,x2c(3∶1)(x20.05,1),符合抗感分离比3∶1。由此说明小麦体细胞无性系4-8对小麦条锈菌CYR33的抗性是由1对显性基因控制。  2、退火温度Tm对SSR扩增的影响:试验结果表明,退火温度Tm对小麦SSR扩增结果会产生四种影响。  (1)Tm对扩增结果无影响;  (2)随着Tm增加,非特异性扩增降低且扩增条带逐渐清晰;  (3)随着Tm增加,无非特异性扩增且扩增条带逐渐清晰;  (4)随着Tm增加,扩增条带逐渐变浅、消失。  3、抗条锈病基因SSR标记定位:通过SSR标记,获得了与小麦体细胞无性系4-8所携带的抗条锈病基因连锁的3个SSR标记,即Xcfd35、Xgpw5281和Xwmc341,标记与目的基因之间的遗传距离分别为21.5cM、12.4cM,44.2cM,遗传交换率分别为5.68%、4.87%、13.08%。由于这三个标记均位于3D染色体上,据此,将小麦体细胞无性系4-8所携带的抗条锈病基因定位在3D染色体上。  4、抗条锈病基因与已知的CYR33抗性基因的关系:目前已有Yr5、Yr10、Yr15、Yr24和Yr26对CYR33具有抗性,其中Yr10、Yr15、Yr24和Yr26位于1BS染色体上,Yr5位于2BL染色体上;已定位在小麦3D染色体上、正式命名的抗条锈病基因只有Yr45、Yr49,与Yr45连锁的分子标记有Xbarc6,与Yr49连锁的分子标记有Xgwm161,用这两个标记对双亲和抗感池进行PCR扩增,均未扩增出稳定的DNA条带。因此,小麦体细胞无性系4-8所携带的抗条锈病基因与已知的抗条锈病基因不同,并暂命名该基因为YrN48。
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