小麦抗白粉病基因Pm37的标记加密及标记辅助聚合利用

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小麦白粉病是一种由布氏白粉菌(Blumeria graminis f.sp.tritici,Bgt)引起的叶部病害。小麦感染白粉病后一般会造成10-20%的产量损失,严重的时候有可能会到50%以上。近十年来,中国小麦白粉病发病面积每年都在1亿亩以上,对中国的粮食安全生产造成严重威胁。面对小麦白粉病疫情,目前主要通过在田地间施用化学药剂和种植抗病品种来进行防治。相比较而言,培育抗病品种无疑是最有效和环境友好的策略。然而,随着小麦白粉病毒性菌株的不断变异,很多现有品种中的抗病基因逐渐丧失了对白粉病的抗性。亟需引入更多的广谱抗白粉病基因,以平衡抗病基因布局,改善中国抗病品种持续抵御白粉菌变异的能力。
  源于提莫菲维小麦A基因组的Pm37转育到小麦背景后定位在了7AL染色体。为促进Pm37的育种利用,本文加密了Pm37定位区间的分子标记密度,并对Pm37进行了标记辅助聚合利用。具体如下:
  (1)利用Bulked Segregant RNA-seq(BSR-Seq),发掘与Pm37关联的SNP,设计分子标记,通过检测Pm37的分离群体,发现标记YT001、YT004、YT005、YT007、YT014、YT018、YT021、YT023、YT035、YT063、K-085、K-101与Pm37紧密连锁,进而加密了Pm37定位区间的分子标记密度,将Pm37定位到了0.5cM的区间内。
  (2)对Pm37进行了多菌株抗谱分析,发现Pm37对所鉴定的50个菌株均表现免疫,说明Pm37是广谱抗白粉病基因。进一步,对Pm37载体材料的农艺、产量性状进行了综合评价,发现Pm37载体材料除具有广谱抗性外,在农艺、产量等方面都表现优良,无明显连锁累赘。因此,认为Pm37是一个具有重要育种价值的抗白粉病新基因。
  (3)利用筛选到的12个普通PCR标记和2个KASP标记,检测了生产上29个感病主栽品种,发现这些标记都能在50%以上的品种背景中检测Pm37,其中标记YT001、YT004、YT005、YT007、YT014、YT018、YT021、YT023、YT035、YT063、K-085、K-101可在所有检测品种中表现多态,视为Pm37的广适性育种可用标记,因此可利用这些标记对Pm37进行标记辅助选择育种。
  (4)为将Pm37与其他广谱抗白粉病基因进行标记辅助聚合育种,又进一步开发了三个广谱抗白粉病基因Pm12、Pm21、PmV的功能KASP标记,KASP-TY、KASP-Pm12、KASP-Pm21、KASP-PmV,尽管Pm12、Pm21和PmV是直系同源基因,然而开发的这三个基因的功能KASP标记不但可以实现这三个基因间的相关区分,还可以与其他已知抗白粉病基因区分,是具有重要育种价值的育种可用标记。
  (5)为实现Pm37与这些基因的聚合,已构建了Pm37与这三个基因载体材料的后代群体,目前正在利用Pm37、Pm21、Pm12和PmV的育种标记,选择聚合多个抗病基因的材料,进行分子标记辅助聚合育种。
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