小麦抗条锈病基因Yr26的分子标记及黑麦1R、鹅观草1Rk与簇毛麦1V和6VS特异分子标记的开发

摘要

分子标记技术是二十世纪80年代初建立起来的一种以遗传物质DNA为基础的新型的遗传标记体系，目前广泛应用于分子遗传图谱的构建、基因定位与克隆、重要性状的标记辅助选择以及比较基因组学等研究。本研究利用分子标记技术(如SSR，STS，RGA等)开展对小麦抗条锈病基因Yr26的分子标记筛选和定位研究，并开发了黑麦1R、鹅观草1Rk<'＃1>、簇毛麦1V和6VS染色体特异的分子标记。 1．小麦抗条锈病基因Yr6的SSR和STS标记 小麦条锈病是由小麦条锈菌引起的一种广泛流行的世界性小麦病害，培育抗病品种是防治小麦条锈病最经济有效且利于环境安全的措施。然而，由于小麦条锈菌具有高度的变异性，随着新致病小种的出现许多抗病品种相继“丧失”了抗性。普通小麦一簇毛麦6VS/6AL易位系携带有位于1B染色体上的Yr2倦因，能抵抗目前流行的多个条锈菌生理小种，因此对Yr26基因进行分子标记研究对在育种中更好地利用该基因具有重要意义。本研究选用普通小麦1B染色体上的35对SSR引物和根据1B染色体不同物理区段的EST序列设计的81对STS引物，对抗、感亲本和抗、感池进行扩增分析，筛选到5对SSR标记(Xgwm11、Xgwm18、Xgwm413、Xbarc181和Xwmc419)和8对STS标记(WE173、WE171、WE177、WE201、WE202、WE210、WE11和WE17)在抗、感亲本和抗、感池间存在多态性。进一步利用筛选到的13对引物扩增扬麦5号×92R137 F<,2>群体的单株，大部分感病单株扩增出与感病亲本扬麦5号一致的带型，而大部分抗病单株扩增出与抗病亲本92R137相同的带型或双亲的带型。利用Mapmaker 3.0进行连锁分析，这13个标记位点与抗条锈病基因Yr26连锁，遗传距离在1.4～14.1cM之间。其中WE173、WE171、WE177、WE201、WE202、WE210、Xgwml．1、Xgwm18和WE11等9个标记与Yr26的连锁距离在5.5 cM以内，特别是共显性的STS标记WE173与Yr26的遗传距离最小，为1.4cM。 利用中国春非整倍体和缺失系对筛选到的多态性标记进行物理定位，位于Yr26基因两侧的标记WE173和Xwmc419定位在1B染色体长臂，紧靠Yr26基因的WE173、WE201等标记被定位在1BL-6区段，从而将Yr26基因定位于1B染色体长臂紧靠着丝粒的1BL-6区域。利用与Yr26基因连锁的分子标记对利用6VS/6AL，易位系做抗病亲本育成的高代品系和新品种进行分子标记检测。内2938，内麦9号，内4221，95-108和南农9918等5份材料含有与Yr26基因紧密连锁的标记，石012056，A4-74-8和A5-82-3-5等3份材料不含有与Yr26基因紧密连锁的标记，利用分子标记检测的结果与苗期条锈病的抗性鉴定结果一致，表明本研究筛选到的分子标记可以用于Yr26基因的分子标记辅助选择。 2．簇毛麦6V染色体短臂特异分子标记的开发和应用 来自簇毛麦的抗白粉病基因Pm21被定位在6V染色体短臂上，为进一步定位和克隆Pm21基因，须创造更多染色体结构变异体和更多的分子标记。为开发簇毛麦6V染色体短臂特异的分子标记，本研究选用11个RGA和17对STS引物进行多态性分析，有1个RGA引物和1对STS引物分别检测到一条约1000bp和约800bp的多态性片段，根据这两条多态性片段的序列设计出引物CINAU17和CINAU18，利用一套普通小麦-簇毛麦异附加系和涉及6V不同片段的异染色体系，筛选出6V短臂特异的分子标记CINAU17-<,1086>和cINAU18-<,723>,并进一步将CINAU17-<,1086>标记定位在簇毛麦6VS FL0.58与FL0.70之间，将cINAU18-<,723>标记定位在簇毛麦6VS FL0.45和着丝粒之间。利用这两个标记对通过花粉辐射获得的部分簇毛麦6VS结构变异材料进行PCR鉴定，结果与细胞学鉴定结果相一致。因此CINAU17-<,1086>和CINAU18-<,723>标记可用来快速检测和追踪导入普通小麦背景中的簇毛麦6VS染色体片段，并对缺失系的断点进行初步界定。 3．普通小麦近缘物种黑麦1R、簇毛麦1V及鹅观草1Rk<'＃1>染色体特异分子标记的开发 根据普通小麦第一部分同源群的EST序列设计104对STS引物，筛选出5对黑麦1R染色体特异标记：CINAU 19-<,500>、CINAU20-<,950>、CINAU21-<,1500>、CINAU22-<,310>和CINAU23-<,2000>；5对簇毛麦1V染色体特异标记：CINAU23-<,1700>、CINAU24-<,1050>、CINAU25-<,1650>、CINAU26-<,500>和CINAu27-<,620>；5对鹅观草1Rk<'＃1>特异标记：CINAU27-<,960>、CINAU28-<,1360>、CINAU2-<,480>、CINAU30-<,560>和CINAu31-<,520>。表明可以利用普通小麦的EST序列设计PCR引物，转化成STS标记，筛选普通小麦近缘物种黑麦、簇毛麦及鹅观草等染色体特异的分子标记，这些标记可以用来快速检测和追踪导入普通小麦背景中的黑麦1R、簇毛麦1V及鹅观草1Rk<'＃1>染色体或染色体片段，从而为普通小麦远缘杂种材料进行深入研究提供新的工具。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一部分文献综述

第一章小麦抗条锈病研究进展

1.小麦条锈病发生与危害

2.小麦抗条锈性遗传研究进展

3.小麦抗条锈病基因的研究进展

4.分子标记辅助选择(Molecular Assisted Selection MAS)

第二章小麦近缘物种特异分子标记的开发

1.外源种质在小麦育种中的应用

2.小麦外源染色体或片段的鉴定

3.比较基因组研究

第二部分研究报告

第一章小麦抗条锈病基因Yr26的SSR和STS标记

1.材料与方法

2.结果与分析

3.讨论

第二章簇毛麦6V染色体短臂特异分子标记的开发和应用

1.材料与方法

2.结果与分析

3.讨论

第三章普通小麦近缘物种黑麦1R、簇毛麦1V及鹅观草1Rk#1染色体特异分子标记的筛选

1.材料与方法

2.结果与分析

3.讨论

全文结论

参考文献

致谢