玉米抗粗缩病基因qMrdd8分子标记辅助选择

摘要

玉米粗缩病（Maize Rough Dwarf Disease，MRDD）是世界性的病毒病害，近年来在我国黄淮海玉米产区广泛流行。采用遗传抗性是防治玉米粗缩病的经济有效途径，分子标记辅助选择与常规育种相结合可有效提高玉米抗粗缩病水平。课题组前期已将玉米自交系X178中抗粗缩病主效QTL qMrdd8定位在标记IDRQ2与IDRQ20之间，并开发出功能标记IDP25K。本研究以X178为供体亲本，通过多代回交和分子标记辅助选择将抗病基因qMrdd8导入主要玉米自交系，使其在保持原有优良农艺性状的前提下提高对玉米粗缩病的抗性;评价中东群1号中qMrdd8的遗传效应和标记选择效果，为抗玉米粗缩病种质改良提供技术支撑。主要结果如下:
　　1.以抗病自交系X178为供体，感病自交系Mo17、吉846、黄早四、昌7-2、掖478和郑58为受体，采用杂交-多代回交-自交的方法，将抗病基因qMrdd8导入受体自交系。在回交改良群体中，利用分子标记进行抗病基因qMrdd8的前景选择和全基因组的遗传背景选择，并获得抗病改良的玉米自交系黄早四(R)、昌7-2(R)、掖478(R)和郑58(R)。
　　2.选取均匀分布于10条染色体上的107对SSR标记，分别对受体Mo17、吉846、黄早四、昌7-2、掖478和郑58的回交后代植株进行遗传背景选择。Mo17、吉846 BC3F1植株中最高背景回复率分别为89.63％和95.47％，黄早四、昌7-2、掖478和郑58 BC4F1植株中最高背景回复率分别为98.02％、97.52％、96.74％和95.70％。
　　3.在河南新乡对玉米自交系X178、Mo17、吉846、黄早四、昌7-2、掖478和郑58及其回交后代植株进行抗玉米粗缩病自然鉴定。X178的病情指数为11.08％（高抗），携带qMrdd8杂合基因型植株的病情指数比不含qMrdd8感病基因型植株降低9.32％～22.81％，比受体自交系降低9.87％～28.16％。前景选择中使用功能标记IDP25K可有效筛选携带抗病基因qMrdd8的植株。
　　4.在山东济宁和江苏南京对改良自交系黄早四(R)、昌7-2(R)及其组配的杂交种分别进行抗玉米抗粗缩病自然鉴定和人工接种鉴定。在自然鉴定条件下，黄早四(R)及其杂交种Mo17/黄早四(R)、吉846/黄早四(R)、黄早四(R)/吉846(R)的病情指数分别降低26.14％、12.96％、17.38％和27.19％;昌7-2(R)及其改良杂交种郑58(R)/昌7-2(R)的病情指数分别降低18.75％和17.05％。在人工接种条件下，昌7-2(R)和黄早四(R)的病情指数分别降低19.72％和8.75％;黄早四(R)组配的杂交种Mo17/黄早四(R)、吉846/黄早四(R)病情指数分别降低12.96％和17.38％;双亲改良杂交种黄早四(R)/吉846(R)和郑58(R)/昌7-2(R)的病情指数分别降低12.57％和18.81％。4个改良自交系及其组配的6个杂交种与对照的株高、穗位高、雄穗长、雄穗分枝数、穗上节间数和穗下节间数均无显著性差异(P＞0.05)。
　　5.利用分子标记IDP25K比较分析中东群1号3轮改良群体(C2、C3、C4)中的抗病基因qMrdd8频率，C2、C3、C4群体中依次为4.43％、6.47％、7.89％，病情指数依次为49.72％、44.40％、41.98％;3个世代群体经标记基因型分析形成抗病基因型群体(RC2、RC3、RC4)与感病基因型群体(SC2、SC3、SC4)，RC2、RC3、RC4群体的抗病性显著高于SC2、SC3、SC4群体和C2、C3、C4群体，其病情指数降低6.82％～15.45％。通过同一世代群体的农艺性状比较分析，发现抗病基因型群体、感病基因型群体和3轮改良群体的6个株型性状和7个穗部性状表现均无显著性差异(P＞0.05)。

目录

声明

摘要

英文缩略表

第一章 文献综述

1．1 玉米粗缩病概述

1．1．1 玉米粗缩病发生与危害

1．1．2 玉米粗缩病症状

1．1．3 玉米粗缩病病原与鉴定

1．1．4 玉米粗缩病传播媒介及发病规律

1．1．5 玉米粗缩病防治

1．2 玉米粗缩病抗性研究

1．2．1 玉米粗缩病抗性鉴定

1．2．2 玉米粗缩病分级标准

1．2．3 玉米抗粗缩病种质资源鉴定

1．2．4 玉米粗缩病抗性遗传

1．2．5 玉米抗粗缩病QTL定位

1．3 分子标记辅助选择技术

1．3．1 分子标记类型

1．3．2 分子标记辅助选择育种的优势和应用条件

1．3．3 影响分子标记辅助选择育种的因素

1．3．4 分子标记辅助选择在抗病育种中的应用

1．4 本研究的目的和意义

第二章 玉米自交系抗粗缩病分子标记辅助选择

2．1 材料与方法

2．1．1 试验材料

2．1．2 分子标记辅助选择的群体构建

2．1．3 植株的抗病性鉴定

2．1．4 抗玉米粗缩病的人工接种鉴定

2．1．5 叶片基因组DNA提取

2．1．6 分子标记基因型检测

2．1．7 前景选择和遗传背景选择

2．1．8 改良自交系及其组配的杂交种农艺性状调查

2．1．9 数据统计与分析

2．2 结果与分析

2．2．1 抗病基因的前景选择分析

2．2．2 改良自交系的遗传背景选择

2．2．3 灰飞虱带毒率测定

2．2．4 回交改良群体的抗病性鉴定

2．2．5 改良自交系及其组配的杂交种抗病性鉴定

2．2．6 改良自交系的遗传背景效应评价

2．3 讨论

2．3．1 抗病基因qMrdd8的遗传效应

2．3．2 基因标记和改良自交系逮传背景选择

2．3．3 改良自交系及其组配的杂交种抗病性和农艺性状表现

第三章 中东群1号育种群体的分子标记辅助选择

3．1 材料与方法

3．1．1 试验材料

3．1．2 籽粒胚乳DNA提取

3．1．3 标记基因型检测

3．1．4 中东群1号育种群体的抗病基因qMrdd8频率分析

3．1．5 中东群1号育种群体的田间抗病性鉴定

3．1．6 中东群1号育种群体的农艺性状调查

3．1．7 数据分析

3．2 结果与分析

3．2．1 中东群1号育种群体的抗病基因qMrdd8频率

3．2．2 中东群1号育种群体的抗病性鉴定

3．2．3 中东群1号育种群体的农艺性状调查

3．3 讨论

3．3．1 中东群1号育种群体中抗病基因qMrdd8的遗传效应分析

3．3．2 抗病基因qMrdd8选择对中东群1号育种群体农艺性状的影响

第四章 全文结论

参考文献

附录

致谢

作者简历