小麦—簇毛麦易位系抗条锈性和小偃54高温抗条锈性遗传研究

摘要

小麦条锈病是由条锈菌(Puccinia striiformis f．sp．tritici)引起的重要小麦病害，在我国曾多次大流行。利用栽培小麦品种内抗条锈基因的抗病作用很有限，因此许多研究者已把注意力集中到利用外源基因解决这一难题上来。高温抗条锈性也是一种持久抗病性，由主效基因控制，易于鉴选和利用。本研究系统的分析了3个普通小麦一簇毛麦易位系和生产上已推广使用的含有长穗偃麦草血缘关系的品种小偃54的抗条锈性及其抗条锈性遗传机制，进而对小麦一簇毛麦易位系V9128-1和高温抗病品种小偃54的抗条锈基因进行了分子标记定位工作。取得以下结果： 1、采用我国目前小麦条锈菌流行小种CYR29、CYR30、CYR31、CYR32、Su4、Sull、Sul4对7个抗病种质小麦一簇毛麦易位系V9128-1、V9128-3、V9129-1、V3、V4、V5、v12及亲本簇毛麦，7182进行接种鉴定。结果表明：7个易位系的抗病谱存在着明显的差异，据基因推导方法和系谱分析，可初步推测这7个易位系所包含的抗条锈基因不尽相同。同时发现个别簇毛麦易位系尚不稳定，仍对条锈菌呈抗感分离状态，有待继续自交选育，使抗病基因纯合稳定。 2、对3个普通小麦一簇毛麦易位系的抗条锈性进行遗传分析，结果表明： (1)小麦一簇毛麦易位系V9128-l对条锈菌CYR30的抗条锈性由一对显性基因控制。 (2)小麦一簇毛麦易位系V9128-3对条锈菌CYR31的抗条锈性为两对显性基因控制。 (3)小麦一簇毛麦易位系V3对条锈菌CYR31的抗条锈基因由一显一隐两对基因控制。 3、利用SSR．技术对小麦抗病种质小麦一簇毛麦易位系V9128—1对CYR30的一对显性抗条锈基因进行了分子定位。从121个SSR引物组合中筛选到两个与抗病基因YrVl(暂命名)紧密连锁的微卫星标记Xgwm566和Xgwm376,遗传距离分别为3.6cM和5．5cM；将该抗条锈病基因定位于小麦3B染色体短臂上。这两个标记不仅能在小麦一簇毛麦易位系V9128-1中检测到，并且抗病基因供体亲本簇毛麦中也能检测到。综合抗病基因来源和分子生物学试验结果，可以推断YrVl很可能是一个来自簇毛麦并与已知抗条锈病基因不同的新基因。 4、对高温抗病品种小偃54高温抗病表达特点的研究结果表明，只有接种后高温处理才对高温抗病品种抗条锈性表达有效，接种前的高温处理对高温抗病品种抗条锈性表达无效，即小麦对条锈病的高温抗病性是由病原菌侵染和温度双重诱导而表达的。二次接种后常温处理，抗病品种不表达抗病性，而高温处理对高温抗病品种的抗病性表达才有效，说明小麦对条锈菌的高温抗条锈性在高温的一次性诱导后不能全生育期表达。 5、从抗条锈性生物学表型、经典遗传、分子标记水平，三个不同层次研究小偃54在高温条件下对小麦条锈病的小种专化与非小种专化抗病性，结果表明：小偃54在高温条件下对不同的条锈菌生理小种的抗病性在生物学表型、经典遗传、分子标记水平上均不一致，具有小种专化的特点而不具有非小种专化的特点。 6、以一整套中国春单体为材料，用单体基因定位技术把小偃54对CYR32的一对隐性抗条锈基因定位在2A染色体上。采用SSR．分子标记技术，检测接种CYR31和CYR32分别构建的149株和169株F2代群体单株，找到了与小偃54高温抗条锈基因连锁的SSR分子标记Xgwm372和．Xwgclm67连锁分析结果表明：Xgwm372与抗病基因．Yrxy54-1的连锁距离为4.72cM。这两个基因位于2AL和7DS上，通过与2A和7D上的已知基因进行比较，证明这两个基因不同于已知基因，可能为新发现的高温抗条锈基因。 7、通过对中国春苗期及成株期在高温条件下的抗病性鉴定以及小偃54×中国春和小偃54×铭贤169两个F<,2>组合群体接种CYR32的抗条锈性遗传分析，结果表明：中国春为一高温抗病品种，且为全生育期高温抗病品种，对CYR32的抗条锈性由一对基因控制。

目录

文摘

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论文说明：英文缩略表

声明

前言

第一章文献综述

1.1小麦对条锈菌抗病性研究

1.1.1小麦对条锈菌抗病性研究的历史

1.1.2小麦对条锈菌抗病性研究的方法

1.2小麦遗传连锁图谱的构建

1.3小麦抗条锈性的遗传研究

1.3.1低反应型抗条锈性

1.3.2数量性状抗条锈性

1.3.3非小种专化性抗病性和高温抗条锈性

1.4细胞质在抗条锈遗传中的作用

1.5小麦条锈病抗病基因研究进展

1.5.1小麦抗条锈菌基因的来源

1.5.2已正式命名的小麦条锈菌基因

1.6外源种质在抗锈育种中的利用

1.7本研究的目的及意义

第二章普通小麦—簇毛麦易位系的抗条锈性分析

2.1材料与方法

2.1.1材料

2.1.2方法

2.2结果与分析

2.2.1 7个小麦-簇毛麦易位系的抗条锈性测定结果

2.2.2 7个小麦-簇毛麦易位系抗条锈病基因的来源

2.3讨论

第三章3个小麦-簇毛麦易位系的抗条锈性遗传分析

3.1材料与方法

3.1.1材料

3.1.2方法

3.2结果与分析

3.2.1易位系V9128-1对条锈菌CYR30的抗条锈性遗传分析

3.2.2易位系V9128-3对条锈菌CYR31的抗条锈性遗传分析

3.2.3易位系V3对条锈菌CYR31的抗条锈性遗传分析

3.3讨论

第四章小麦-簇毛麦易位系V9128-1抗条锈病基因的微卫星标记

4.1材料与方法

4.1.1材料

4.1.2苗期抗条锈性鉴定

4.1.3分析统计方法

4.1.4基因组DNA提取

4.1.5 PCR扩增

4.1.6聚丙烯酰胺凝胶电泳

4.1.7抗感池构建及SSR标记筛选

4.1.8遗传作图

4.2结果与分析

4.2.1小麦—簇毛麦易位系V9128—1抗条锈性鉴定及遗传分析结果

4.2.2簇毛麦易位系V9128—1抗条锈病基因YRV1(暂时命名)SSR标记的建立

4.2.3YrVl基因的SSR标记定位

4.2.4 SSR连锁标记检测V9128-1抗条锈病基因YrVl的来源

4.3讨论

第五章小麦高温抗条锈性的表达规律研究

5.1材料和方法

5.1.1材料

5.1.2方法

5.2结果与分析

5.2.1品种苗期抗病性鉴定

5.2.2苗期二次接种抗条锈性鉴定

5.3讨论

第六章小麦高温抗条锈性小种专化与非小种专化的研究

6.1材料和方法

6.1.1材料

6.1.2方法

6.2结果与分析

6.2.1高温品种苗期抗病性鉴定

6.2.2小偃54、小偃6号成株抗病性鉴定

6.3讨论

第七章小偃54高温抗条锈基因单体分析及SSR标记

7.1小偃54高温下抗条锈基因单体定位

7.1.1材料

7.1.2方法

7.2小偃54高温抗条锈基因的SSR标记

7.2.1试验材料

7.2.2方法

7.3结果与分析

7.3.1小偃54高温抗条锈基因的单体定位

7.3.2高温条件下小偃54抗条锈病基因的遗传学分析

7.3.3标记筛选及连锁分析

7.3.4连锁标记的验证

7.3.5小偃54抗条锈病基因Yrxy54-1、Yrxy54-2的遗传作图

7.3.6 SSR连锁标记检测小偃54抗条锈病基因与其它高温抗病基因的异同

7.4讨论

第八章重要小麦品种中国春高温抗条锈病基因的发现

8.1材料与方法

8.1.1试验材料

8.1.2苗期抗条锈性鉴定

8.1.3田间抗条锈性鉴定

8.1.4分析统计方法

8.2结果与分析

8.2.1高温条件下小偃54抗条锈病基因的遗传学分析

8.2.2中国春苗期和成株期抗条锈性鉴定

8.3讨论

结论

参考文献

附 录

致谢

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