玉米南方锈病抗性QTL定位和抗病基因富集测序分析

来源 :河南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:socks2010
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玉米是我国重要的粮食作物、饲料作物和深加工原料,在我国农业生产中占有重要地位。在玉米生产上,病虫害的发生是影响玉米产量和品质的重要限制因素。其中玉米南方锈病是我国玉米主产区的主要病害之一。近年来,由于气候的变化和病原菌小种分化,玉米南方锈病发病情况在我国有逐年加重的趋势,给玉米的生产带来巨大危害。选育玉米南方锈病抗性品种是有效的防治手段,开展玉米南方锈病的抗性遗传研究可以为抗病品种选育提供理论指导。本研究中,分别选用2个自交系CML496和P178为抗病亲本,感病自交系Lx9801为感病亲本,构建了2个连锁群体,用于玉米南方锈病抗性基因定位。研究结果如下:1.2017年在海南乐东和河南许昌玉米南方锈病发生和流行区域,对2个群体及其亲本进行了抗性鉴定。2个群体包括群体1:(CML496×Lx9801)×Lx9801 BC2F5,共计139个家系;群体2:(P178×Lx9801)F6,共计104个家系;在玉米授粉后15-20天左右,按照1-9级的病害评价分类标准,对南方锈病表型进行了调查。田间表型调查结果表明:2个供体亲本(CML496和P178)与感病亲本Lx9801之间在抗病性上存在显著差异。其中亲本Lx9801表现高感(7级),另外2个亲本自交系表现为高抗(1-2级);2个群体家系间在南方锈病抗性上表现出广泛的变异,为抗病QTL定位奠定了基础。2.分别采用3588、4051个具有多态性的SNP标记对2个群体的基因型进行了检测,并进行分子标记遗传图谱的构建。2个群体分别构建了2张遗传连锁图谱,群体1遗传图谱包含了1049个bin标记,图谱总长为1840.43c M,标记间的平均图距为1.75c M;群体2遗传图谱包含了1424个bin标记,图谱总长为1936.35c M,标记间的平均图距为1.36c M。3.采用复合区间作图法分别对2个群体进行了QTL分析。定位结果:CML496分离群体定位到了一个主效QTL位点,表型贡献值最高达81.5%,命名为q SCRCML496;P178分离群体定位到了一个主效QTL位点,表型贡献值最高达54.2%,命名为q SCRP178。2个主效QTL的抗病性均来自抗病亲本。与前人结果比较,发现位点q SCRCML496、q SCRP178都定位到第十染色体的短臂上,此区间被多个研究证实存在一个抗病基因簇。4.通过抗病基因富集测序的方法,对抗病亲本CML496进行了抗病基因序列捕获和三代测序,通过序列拼接,CML496中共组装出258条包含NBS-LRR类型抗病结构域的contig,经过重复序列屏蔽、基因注释和严格的过滤,共得到192个NBS-LRR类型的蛋白编码基因。对QTL定位区间的分析结果表明,共有8个完整的CNL(CC-NBS-LRR)基因可以作为下一步单基因分离和功能验证的候选基因。综上所述,本研究通过较高密度的SNP标记定位到QTL区间,通过二代和三代的测序技术及序列捕获在快速克隆抗病基因方面进行了尝试,为下一步抗玉米南方锈病的基因克隆和功能分析及分子标记辅助选择育种提供了参考。
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