小麦纹枯病抗源的遗传多样性及抗性QTL的关联分析

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小麦纹枯病,又称尖眼点(斑)病(wheat sharp eyespot),是由禾谷丝核菌(Rhizoctonia cerealis)或立枯丝核菌(Rhizoctonia solani)所引起的一种土传真菌病害,在世界各小麦产区内均有发生。病菌侵染后,植株叶鞘、茎秆上出现云纹斑,严重时会致使植株倒伏,甚至产生枯白穗,引起产量降低和籽粒品质下降。我国的小麦纹枯病主要发生在黄淮麦区和长江中下游麦区,并呈现出向北方麦区逐渐扩展的趋势。培育抗病品种是防治小麦纹枯病比较经济有效的方法,它可以减少杀菌剂的使用、降低生产成本。小麦纹枯病抗源的发掘与抗性遗传分析是开展抗纹枯病育种的前提与基础。本研究以95份不同地理来源的小麦种质为材料,分别于2009-2010、2010-2011、2011-2012、2013-2014和2014-2015年对群体进行了纹枯病田间抗性鉴定,并获取了表型数据。同时利用分布于小麦不同染色体臂上的42个SSR标记进行群体结构分析,发现95份小麦种质可划分为3个亚群,且亚群的分布与材料的地理来源相关。UPGMA聚类分析将群体分为2个亚群,农家品种单独聚为第一亚群,国内改良品种和国外引进品种为第二亚群,进一步分析时发现大多数国内改良品种在遗传距离0.286处聚为一个小亚群,并与国外引进品种区分开来,由此表明聚类分析与群体结构分析具有一定程度的相似性。利用分布于全基因组中的150个SSR标记进行连锁不平衡(linkage disequilibrium,LD)分析,结果发现共线性和非共线性SSR位点对均有LD存在,但共线性位点对的LD程度要显著高于非共线性位点对。基于共线性SSR位点对r2值和遗传距离(cM)绘制了连锁不平衡衰退图,发现平均LD衰减距离为0~10cM,但在>10cM以后,也有LD的存在。利用TASSEL4.0软件的混合线性模型(MLM)进行纹枯病抗性位点关联分析,共检测到19个关联标记位点。其中,重复检测次数在两次以上的有7个,分别位于1D、2B、2D、5A和7D染色体上,并可解释表型变异的4.32~24.56%。在7个重复关联位点中,位于已报道QTL附近的有4个。而位于1D染色体上的Xwmc732和5A染色体上Xgwm415、Xcfa2250关联位点则未曾被报道,表明这3个关联位点所在的染色体区段上可能存在新的抗性QTL。参考Breseghello等(2006)提出的无效等位变异(null allele)方法,计算标记位点等位变异的表型效应值,检测出16个与纹枯病抗性相关的优异等位变异,其中增效效应值最大的是Xwic732-300,减效效应值最大的是Xgdm67-121。对前期筛选出的88份纹枯病抗性材料进行了 3年的田间抗性鉴定,从中筛选32份抗性稳定的小麦种质,包括国内改良品种8份,农家品种6份,国外引进品种18份。对32份抗源进行遗传多样性分析,结果发现,国外引进品种比国内改良品种和农家品种具有丰富的遗传多样性。聚类分析和主成分(PCA)分析表明,国内改良品种和国外引进品种遗传背景相近,农家品种与其两者间的亲缘关系较远;利用与纹枯病抗性QTL紧密连锁的14个SSR标记对优异抗源材料进行等位位点分析,发现抗源武农 148、陕 983、陕农 78、Coker983、H-Line、Mason、Compare 和 Tyalt 所检测到的已知抗性QTL较少,可以作为小麦纹枯病潜在新抗源在育种中加以利用。
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