普通小麦(Triticum aesrivum L.)(下文简称小麦)在粮食安全中占有重要地位,由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)所引起的纹枯病对小麦生产构成了严重威胁。例如,2015年我国小麦纹枯病流行面积将近1.4亿亩,造成了大量产量损失。对于该病害的防治,培育并利用抗病品种可以减少化学杀菌剂的使用,是最经济有效、安全环保的措施。目前,国内外在小麦种内尚未发现对纹枯病免疫的基因,但是从中鉴定的一些小麦品种(例如,CI12633、山红麦、Luke、AQ)其病情明显低于其它品种,表现出数量抗性的特点,这是由数量抗性位点(QuantitativeTrait Loci,QTL)控制的数量抗病性。众多研究表明,小麦抗病性位点的鉴定、克隆以及相关抗性因素研究对于后期的作物抗性育种实践具有重要意义。本实验室前期构建了小麦品种Luke与AQ杂交组合的高世代(>F10)重组自交系群体(Recombinant Inbred Line,RIL),并从中鉴定并发表了7个在不同试验环境条件下稳定表达的抗纹枯病QTL(QSe.cau-1AS、QSe.cau-2BS、QSe.cau-3BS、QSe.cau-4AL、QSe.cau-5DL、QSe.cau-6BL、QSe.cau-7BL)(Chenetal.2013)。在此基础上,本文研究目的是,进一步探讨这7个抗病QTL与植株形态性状、茎秆木质素含量、及2个防卫反应基因的关系,从而明确这7个QTL的抗病原因,哪些抗性点具有非小种专化性或非菌株专化性而哪些是通过诱导生理互作发挥抗性作用,从而更好地在育种实践中利用它们的抗病性。为此,本研究进行了以下4个试验:第一,在前期工作基础上,进一步完善Luke ×AQ染色体DNA标记遗传连锁图谱,将DNA标记数目增加到613个,RIL数目增加到266个,为小麦植株形态性状QTL染色体定位提供了准确可靠的基因型数据;第二,于田间种植上述266个RIL,观测它们的植株形态性状(共15个),得到了共两个生长期的5次生物重复试验的表现型数据,基于表现型数据和遗传图谱的基因型数据,进行了形态性状QTL的染色体定位,并比较这些形态性状QTL与上述7个抗纹枯病QTL之间的染色体位置关系,分析二者的遗传相关性;第三,从934个高代RIL(>F10)筛选得到了8个关键RIL,其中7个RIL各自只含有1个不同的抗纹枯病抗性位点,第8个RIL不含有任何纹枯病抗性位点,将上述8个RIL种植在不利于小麦纹枯病的发生且没有发现该病发生的自然条件田间,于开花后取样测定了植株茎秆组成型木质素的含量,比较上述RIL组成型木质素含量的差异,从而分析各个抗性位点与木质素的关系;第四,于温室种植上述8个RIL,在拔节期对其接种纹枯菌,接菌5天后取其植株基部茎段,采用qRT-PCR方法测定各个RIL的过氧化氢酶基因转录量和病程相关蛋白-1基因的转录量,分析上述7个抗性位点与这两个防卫基因表达的关系。主要得到了如下4个方面的结果:(1)在上述7个抗纹枯病QTL中,有3个位点(QSe.cau-1AS、QSe.cau-2BS、QSe.cau-6BL)与植株形态性状相关,可能并不直接抗病,而是通过控制植株形态特征,影响植株群体内湿度等小气候因素,不利于纹枯菌侵染蔓延,预期不存在小种专化性或菌株专化性问题,具有更为持久的抗病性;(2)其中的1个抗性位点(QSe.cau-7BL)与茎秆组成型木质素含量相关,它可能是通过提高木质素含量,从而提高茎杆机械强度发挥抗病作用,因此,预期也不存在小种专化性或菌株专化性问题;(3)有3个抗性位点(QSe.cau-2BS、QSe.cau-3BS、QSe.cau-4AL)与过氧化氢酶基因转录量和病程相关蛋白-1基因转录量相关,二者是植物抗病机制代表性标志物,因此,这3个抗纹枯病QTL可以作为进一步研究小麦抗纹枯病抗性机制的切入点或试验材料;(4)还有1个位点(QSe.caau-5DL)与上述各个因素均无确定的相关性,需要进一步试验研究其抗病原因。