【摘 要】
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小麦白粉病(Blumeriagraminisf.sp.tritici)是小麦主要病害之一,严重威胁小麦的生产安全。实践证明,最经济有效的方法就是培育抗病品种,而培育抗病品种的关键是寻找新的抗白粉病基因。小麦穗部蜡质作为小麦与外界接触的最外层物质,能保护小麦免受紫外线和害虫的伤害,有研究证明蜡质与小麦的抗旱性有重要关系,对小麦的生长发育具有重要的意义。野生二粒小麦含有丰富的抗病资源和较多的变异类型,
【基金项目】
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自然科学基金(31671676,31271708); “973”项目(2009CB118300); 科技部重大仪器专项(2011YQ080052)部分研究内容;
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小麦白粉病(Blumeriagraminisf.sp.tritici)是小麦主要病害之一,严重威胁小麦的生产安全。实践证明,最经济有效的方法就是培育抗病品种,而培育抗病品种的关键是寻找新的抗白粉病基因。小麦穗部蜡质作为小麦与外界接触的最外层物质,能保护小麦免受紫外线和害虫的伤害,有研究证明蜡质与小麦的抗旱性有重要关系,对小麦的生长发育具有重要的意义。野生二粒小麦含有丰富的抗病资源和较多的变异类型,且易于与普通小麦杂交,对提高普通小麦的抗病性和适应性具有巨大的潜力。本研究拟利用野生二粒小麦与小麦杂交产生的渗入系作为研究材料,并利用Illumina 90k芯片和比较基因组学设计开发与小麦抗白粉病基因MLIW30和穗部蜡质抑制基因Iw3紧密连锁的分子标记,构建抗白粉病基因MLIW30和穗部蜡质抑制基因Iw3的遗传连锁图谱。具体研究结果如下:1.利用Illumina 90 k芯片开发了与抗白粉病基因MLIW30连锁的标记7个。并利用差异SNP与二穗短柄草、水稻和高粱进行共线性分析,利用比较基因组学,设计了9个多态性标记,将抗白粉病基因MLIW30定位于4AL上,距离基因最近的两个标记是XB1g2020.2和XB1g2000.2,遗传距离分别是0.1 cM和0.1 cM。此外,利用与抗白粉病基因MLIW30连锁的分子标记在来源于9个国家的36个小麦品系(种)中进行扩增,结果显示,XB1g2000.2和XB1g060.2在含抗白粉病基因MLIW30的材料中扩增条带具有特异性。利用这两个标记将抗白粉病基因MLIW30导入到感白粉病小麦品种辽春10、薛早、87-1和摩洛哥中,提高了这些材料对白粉病的抗性。2.利用中国春拼接到染色体水平的序列开发多态性标记8个。将多态性标记的序列进行比对,其中7个标记位于Scaffold16041。随后,利用Scaffold16041的序列开发标记,得到5个与抗病基因MLIW30连锁的标记,将抗白粉病基因MLIW30定位到标记XG223和XG270之间,这两个标记的物理距离为491 kb,通过基因预测,这个区间内含有16个基因。3.通过BSR-seq,寻找到抗池和感池间差异SNP 58,199个。通过关联分析将基因定位到4A染色体207,429,679-215,805,806位置,这个区间长8.38 Mb,包含213个基因。抗、感池间存在SNP的基因有43个,有3个基因位于候选区段内,其中2个基因存在非同义突变,对应候选区段中的8和9号基因。4.野生二粒小麦渗入系1A171和1A520含有穗部蜡质抑制基因Iw3,利用这两个渗入系分别与87-1、辽春10杂交构建了 562个和494个单株的F2分离群体进行定位,其中距离基因最近的标记是Xgpw363,遗传距离分别是4.3 cM和0.9 cM。通过比较基因组学分析,发现目标区段与二穗短柄草的2号染色体、水稻的5号染色体和水稻的9号染色体存在良好的共线性。利用二穗短柄草和水稻的基因序列比对小麦的EST序列,设计开发了 17个与穗部蜡质抑制基因Iw3连锁的EST-STS标记,将穗部蜡质抑制基因Iw3定位到标记B2g4004.1和标记X05g1016.1之间,遗传区间分别为5 cM和1.8 cM。
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