小麦抗赤霉病主效QTL+Qfh.njau-2B的精确定位

小麦抗赤霉病主效QTL+Qfh.njau-2B的精确定位

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分类号S332.2学号全日制专业学位硕士学位论文TL-小麦抗赤霉病主效Q/7.7w2S的精确定位2/_樊济才指导教师马正强教授学位类别农业推广硕士领域名称作物c研究方向小麦基因组学答辩日期二〇一六年六月 分类号S332.2密级UDC学号2014801190学位论文^nVw-小麦抗赤霉病主效QTL/i2忍的精确定位gy樊济才:硕士专业名称申请学位:作物研究方向:小麦基因组学:2〇166月论文答辩日期论文递交日期年:2016年6月学位授予单位:南京农业大学学位授予日期:指导教师:马正强教授答辩委员会主席:王春明教授?评阅人?蔡士宾研究员贾海燕副教授南京农业大学二零一六年六月 PRECISEMAPPINGF-OAMAJORTLh.nau2BQQfjASSOCIATEDWITHFUSARIUMHEADBLIGHTRESISTANCEINBREADWHEATAThesisPresentedtoFacultofGraduateSchoolyofNaninAriculturalUniversitjggyinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheProfessionalDereeofMasterofCroSciencegpByJicaiFanJune2016 原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其它个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者(需亲笔:4年A曰)签名赞¥1月&学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定留并向国家,同意学校保有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权南京农业大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编学位论文。保密口,在解密后适用本授权书。本学位论文属于不保密年“”(请在以上方框内打V):学位论文作者(需亲笔)签名餐靖1知/6年((月r曰导师(需亲笔:?〇)签名必年以月&日 TL-小麦抗赤霉病主效Qe#ifl?2B的/^y精确定位搞要樊济才南京农业大学2016一赤霉病是小麦生产上的种毁灭性病害。抗病基因的发掘和应用是防治赤霉病最经济有效的方法。目前虽然定位了许多抗赤霉病QTL,但深入研究的并不多。,不能满足抗病育种的实际需求前期研究中,利用一6个南大24-1319望水白重组自交系,初步定位了个抗赤霉病的主效TL其增效等位基因来源于骨干亲本南大2419Q,可提高小麦赤霉病抗侵入和抗扩展能力。本研究对该QTL进行了精确定位。利用530个南大24-望水白重组自交系构建了区段的19.2cM遗传图谱,图谱总长18,包含28个分子标记,其中5个为新开发的分子标记。同时,利用初定位的边界标记和在该群体中筛选得到137个在区段发生重组的重组株系。通过对其它抗性QTL的反向选择,最终得到22个与抗侵入相关、24个与抗扩展相关且不含其它抗赤霉病QTL的重组株系。利用区段内的分子标记对这些重组体进行了基因型分析,发现这些重组体分别代表了12种和14种重组类型。三年的田间抗性鉴定结果表明、感两类。结合重组体,这些重组体抗感差异显著,可明显分为抗的基因型和抗病表型分别将抗侵入和抗扩展定位于相距5.1cM的义区间和相距3.4cM的区间。利用90kSNP芯片对119份小麦微核心种质材料进行关联分析,结果发现2B染色体上的17个SNP标记与抗扩展表型显著相关,其中14个SNP标记位于区间,与抗扩展表型最显著相关的SNP标-7记(尸<10)距离Zwwc办9约1.63cM。根据定位于区段的标记序列信息或这些标记所在的 URGIcontig序列信息,分析了该区段与水稻和短柄草的共线性关系,结果发现该区段的标记顺序在小麦一、水稻和短柄草基因组中完全致,该区间对应水稻4号染色体和短柄草5号染色体约9Mb的物理区间。关键词:小麦;赤霉病;QTL;重组自交系;近等QTL重组体;关联作图;精确定位 PRECISE-MAPPINGOFAMAJORTLi.nau2BQQfljASSOCIATEDWITHFUSARIUMHEADBLIGHTRESISTANCEINBREADWHEATABSTRACTJicaiFanNaninAriculturalUniversit2016jggyFusariumheadblightHBisadevastatindiseaseinwheatand(F)g,ex-ploitingresistancegenestobreedresistantvarietiesisthemostcosteffectivesolutiontocontrolthisdisease.ManFHBresistanceQTLshaveybeenmaedtodatebutonlyafewweredeelstudiedwhichcannotmeetpp,py,thedemandofresistancebreedininractice.Inthereviousstudiesamaorgpp,jLh-QTQf.njau2BwasidentifiedfortheFHBresistanceofTeIagainstyp(initialinfectionandTeIIaainstfunalsreadwithinsikeinthe)yp(ggpp)Nanda2419xWanshuibaimainoulationconsistinof136gppgppgrecombinantinbredlinesRILswiththefavorableallelefromthefounder(),cultivarNanda2419.Theresentstudreortedtherecisemainofpyppppgau-Qfh.nj2B.TheNanda2419xWangshuibaimappingpopulation,whichwasenlargedto530RILswasusedoconstructah-tihdensiteneticmaofthe,gygph-morQf.njau2Bregion.Themapspanned18.2cMandincluded28polyphicmarkers5ofwhichwerenewlydeveloed.Atotalof137lines,ptw-trecombinaingithintheQfh.njau2BintervalwereidenifiedintheRIL oulationusintheflankinmarkersXwmc474andXmagl729.Markersppggu-linkedwithotherresistanceTLsintheRILolationwereusedincounterQppselectiontogeneratehomozygouslociassociatedwiththesusceptibilittoyFHB.Finall22recombinantsrelatedwithTyeIresistancereresentin12y,ppgentoesand24recombinantsrelatedwithTeIIresistancereresentin14gypyppggenotypes,carryingnootherresistanceQTLsofFHB,wereobtainedthrough-enotinwith26markersmaintotheXwmc474Xmagl729interval.gypgppgTheserecombinantswereevaluatedinthreefieldtrialsandtheirresistanceerformanceshowedsinificantdifferencesaccordintohenotyesbetweenpggpptheresistantrouandsuscetiblerouforeachofTyesIandTeII.gppgp,pyptotheenotesandhenotyesofts-Accordintheserecombinanh.nauggyppp,Qfj2BassociatedwithTeIandTeIIresistanceresectivelasmaedtoypyp,py,wpp-wm47-5.1cMintervalflankingbyXwmc499andXg.4and3.4cMintervalflankingbyXwmc499andXzmh530.Inaddition,119landraceswerephenotypedinmultiplefieldtrialsandgenotypedwitha90kIlluminaWheatSingleNucleotidePolymorphism(SNP)Chip.Associationmappinganalysisrevealed17SNPsonchromosome2BassociatedTeIIresistanceincludinyp,gNPt-wtttst14Sswihintheh.njau2BintervalihhemosinificanmarkerQf,g"71i<.63cMawayfromh&Xwmc499(P10.)ThesequenceinformationofmappedmarkersandtheircontigsintheURGdabasewasusedtode-Itaterminethecolinearitofh.n2BregionyQfjauwithriceandBrachypodiumgenomes.Comparativegenomicsanalysis showedthatthemarkerorderisconservedbetweenwheat,riceandBrachypod-iumintheh.nau2BreionandthatthisreioncorresondedtoQfjg,gp ̄ ̄a9Mbregioninchromosome4ofriceanda9Mbreioninchromosome5gofBrachodiumyp.Kewords:WheatFusariumheadblihtTLRecombinantinbredliney;g;Q;;QTLisoenicrecombinantsAssociationmainrecisemaing;ppg;Pppg 个人简介樊济才91-2014年就读于河南,男,19年出生于河南省滑县。2010农业大学生物技术专业,并于2014年6月获得理学学士学位。2014年至今在南京农业大学农学院攻读作物专业硕士学位,期间主要从事小麦TL的精细定位与候选基因功能研究。在导师的指导下赤霉病抗性Q,掌握了作物遗传育种、分子生物学等专业的基本实验技能、研究思路与方法,顺利完成了本专业相关课程的学习,并于2016年6月完成硕士论文《小麦抗赤霉病主效的精确定位》。iii 致谢本研究是在导师马正强教授的悉心指导下完成的。两年来导师对研究工作的进展和毕业论文的写作倾注了大量的心血、。导师渊博的学识严谨的思维以及对科学真理的执着精神让我受益匪浅。值此论文完成之际!,谨向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢感谢本实验室李国强老师在实验过程中给予的悉心指导。感谢本实验室其他老师贾海燕、薛树林、李娜、孔忠新、袁阳、谢全、冉从福等在研究过程中给予了诸多支持和帮助、。感谢赤霉病小组成员周继阳闰海生、刘文星、秦彬、刘磊、王永攀、郑首航、吕宇龙、翟文玲、范敏、贾理、史金星、姚红妮在实验中给予的无私帮助。感谢马省伟博士提供的生物信息学支持一。同时也要感谢两年来在实验室起学习的同学给予的关心与帮助、、、、,他们是陈成、马灵杰蒋妮琪张蓉蓉罗艳君赵潘婷、梁俊超、汤文斌、Nasr、杨霄、邓清燕、王佩斯、丁云肖、丁一、武晓霞、、锦华、张铎程瑞如张利伟、杨阳、张圆、卢济康等等。本课题受国家自然科学基金项目(31501306)、973项目(2010CB125902)、高等学校博士学科点专项科研基金(20130097120001)以及中央高校基本科研业务费专项资金共同资助,在此一并致谢。特别感谢父母及其他亲人朋友对我的关心和爱护,他们的鼓励和支持是我克服困难、勇往直前的动力源泉。感谢在我漫漫人生路上有幸遇到的多位良师益友。感谢他们曾经对我的激励与帮助,真诚地祝福他一们生幸福安康!樊济才2016年6月于南京V 目录CONTENTS摘要ABSTRACT第一章文献综述jLiteraturereviews第一节小麦抗赤霉病研究进展^AdvancesinFHBresistanceresearchinwheat一、小麦赤霉病1Fusariumheadblightofwheat二、小麦赤霉病抗源W,heatgermplasmresourceforFHBresistance三、小麦赤霉病抗性类型?TypesofFHBresistance四、小麦赤霉病抗性遗传及其QTL定位3InheritanceofFHBresistanceandmapingpQTLsforFHBresistance五、小麦抗赤霉病育种4MolecularbreedingforFHBresistance一常规育种()5ConventionalbreedingforFHBresistance二分子标记辅助育种()Marker-assttnb5isedselecioreedingforFHBresistance六、结语?Summary第二节植物数量性状基因座的精细定位9FinemappingofTLsinlantsQp一、QTL定位的基础9vii ThebasicforTLmainQppg二、QTL精细定位的主要方法9StrategiesforfinemappingTLsofQ一基于双亲分离群体的TL精细定位()QFinemaTL-t9ppingofQsbasedonbioparenpopulation(二)基于关联分析的QTL精细定位FinemaTLtn11ppingofQsbasedonassociaiomapping三、结语12Summary二TL2m-第章小麦赤霉病主效Q/.25的精确定位0以PmarTLh-reciseppingofamaoQQf.nau2B15jjassociatedwithFHBresistanceinbreadwheat弓丨tisIntroduction材料与方法M16aterialsandmethods一、植物材料16Plantmaterials二、田间实验设计及赤霉病抗性表型鉴定ExperimentdesignandevaluationofFHB16resistance三、分子标记的开发和遗传图谱的构建Developmentofmolecularmarkersand17geneticmapconstruction一分子标记的开发()1?Develomentofmolecularmarkersp(二)遗传图谱的构建18Geneticmaconstructionp四、DNA的提取、PCR扩增及凝胶电泳检测18DNAextractionPCRandelelectrohoresisassa,gpyviii 五、QTL近等重组体的筛选及基因型分析18QIRsscreeningandenotingypg一抗侵入相关近等重组体的筛选()-ScreeningofQfh.njau2BQIRsassociatedwith18TypeIresistance(二)抗扩展相关近等重组体的筛选19Sh-creeningofQf.nau2BQIRsassociatedwithjTypeIIresistance(三)QTL近等重组体的基因型分析19GenotypingforIRsQ六、微核心种质群体基因分型19Geno-typingforMinicorecollections七、统计分析19Statisticalanalysis八、比较基因学分析19Comparativegenomicsanalysis结果#分析2〇Resultsandanalysis一、分子标记的开发与遗传图谱的构建Devers20lopmentofmolecularmarkeandenetictuctiongmacomsrp一分子标记的开发()2〇Developmentofmolecularmarkers二区段高密度遗传图谱的构建()-23Constructionofahighdensitymapofthe-Qfh.njau2Bregion二、仙-25的精确定位24Prec-isemappingofh.nau2BQfj一()抗侵入2/^.的精确定位-Precisemappingofh.nu2BassociatedwithTypeI24Qfjaresistance二抗扩展的精确定位27()ix P-IIrecisemappingofh.nau2BassociatedwithTypeQfjresistance三小麦区段的共线性分析’ihe7-Collinearianalssofti.?aM2Sreion¥yjQ/yg讨论36Discussion参考文献39References全文总结51Summaryx 表目录LISTOFTABLES表2.1本研究中所用的多态性标记的引物信息Table2.1Primerinformationforolymorphismmarkersin21pthisstudy表2.2与抗侵入相关重组体病穗率/病小穗率方差分析表25Table2.2ANOVAtableforPISandPDSoftherecombinantsassociatedwithTypeIresistance表2.3TypeI型QTL近等重组体三个环境间病穗率/病小穗率尚相关系数Table2.3ThecorrelationcoefficientsforPISandPDSoftheTypeIIRsacrossthreeenviromentsQ/表2.4与抗扩展相关重组体的病小穗数病轴长方差务寺斤表Table2.4ANOVAtableforNDSorLDRoftherecombinantsassociatedwithTypeIIresistance表2.5TypeII型QTL近等重组体四个环境间病小穗滅/瘸#长葯相关系数?qTable2.5ThecorrelationcoefficientsforNDSandLDRoftheTypeIIIRsacrossfourenviromentsQ表2.6119份微核心种质群体病小穗数和病轴长方差分析表uTable2-.6ANOVAtableforNDSorLDRof119Minicorecollections表2.4119份微核心种质五个环境病小穗数/病轴长的相关系数Table2.4ThecorrelationcoefficientsforNDSandLDRof33M-the119inicorecollectionsacrossfiveenviromentsxi 图目录LISTOFFIGURES图1.1全基因组关联分析的策略nF-ig.1.1Thestrategyofenomewideassociationstudyg图2.1部分新开发的标记在亲本间的扩增带型F2ig..1Amplificationatternsofsomedeveloed23ppmarkersamongthearentsp'Tz〇?-图2.?.2以25区段的高密度遗传图谱彳F-au-ig.2.2Thehighdensitygeneticmapoftheh.n24Qfj2Bregionypel抗性相关重组体的抗病表型频次s23gjg^Fi.2.3edistributionof22recombinangPhenotyptswithTypeIresistance24TI图.ype抗性相关的重组体的基因型和表型F24Gt26ig..enotypesandphenoypesofrecombinantsassociatedwithTeIresistanceyp25图.在不同环境中抗侵染效应分析Fifau-ig.2.5Theeffectanalssoh.n2Bassociated27yQfjwithTypeIresistanceindifferentenviroments24个TypeII抗性相关重组体的抗病表型@囹入6频次分布图3〇Fig.2.6Phenotypedistributionof24recombinantswithTypeIIresistance与Typell抗性相关的重组体的基因型和表@2??S)31Fig.2.7GenotypesandphenotypesofrecombinantsassociatedwithTyeIIresistancep28.图.吵在不同环境中抗扩展效应分析-Fig.2.8Effectanalsisofh.nau2Bassociatedwith32yQfjTypeIIresistanceindiferentenviromentsxiii 图2.9五个环境下2B染色体SNP标记与抗赤霉病扩展性状的关联分析34Fig.2.9AssociationofSNPmarkersonchromosome2BwithNDSandLDRinthefivefieldtrials-图2.10南大2419望水白2B染色体遗传图谱和URGIconti的遗传图谱的比较g35F1-Wantig.2.0ComparisonNanda2419gshuibai2BeneicgmapwithURGIcontiggeneticmapIT图2.11小麦辦.区段与MI群体2B染色体、水稻以及短柄草的共线性关系-Fi.2.11Thecollinearityftheh.nau2BreionwithgoQfjg^ITMIchromosome2Btheresondinreionof,pggricechromosome4andBrachypodiumchromosome5xiv 缩略词表LISTOFABBREVIATIONSBACBacterialartificialchromosomeCAPSCleavedamplifiedpolymorphicsequencedCAPSderivedcleavedamplifiedpolymorphicseuencesqDONDeoxynuvalenolDTMADroughttolerantmaizeforAfricaESTExpressedsequencetasgFDKFusariumdamagedkernelsFHBFusariumheadblihtg-eassocationGWASGenomewidistudyITMIInternationalTriticeaeMainInitiativeppgLDRLengthofdiseasedrachidesMASMarker-asssteseectonidliNDSNumberofdiseasedsikeletspNILNear-oencisgilinesPCRPolmerasechainreactionyPDSPercentageofdiseasedspikeletsPISPercentaeofinfectedspikesgQIRsQTLisogenicrecombinantsQTLQuantitativetraitlociRAPDRandomamplifiedpolymorphicDNARILRecombinantinbredlinesSNPSinlenucleotideolmorismgpyphxv SSRSimplesequencerepeatSTSSeuencetaedsiteqggURGIUnitedeRechercheGenomiueInfoqxvi 第一章文献综述第一节小麦抗赤霉病研究进展THrio一全小麦(/maasrtVwmL.)是世界上最重要的粮食作物之,占球农作物种植面积的17%,养活全世40%的人口界约,为人类提供约20%的总热量和总蛋白质(Guptaetal.2008)。但是,在小麦生产中许多生物与非生物胁迫严重影响着小麦的产量和品质。赤霉病就是其中由生一物胁迫引起的重要病害之。一、小麦赤霉病赤霉病(FusariumheadblihtFHB)是由禾谷镰刀菌(FwsarfM/Mg,'grawzwearwmSchwabe)引起的小麦穗部病害,广泛发生于世界湿润及半湿润地区(BaiandShaner1994)。长江中下游冬麦区是我国小麦赤霉病、重发的传统区域、的多发。近年来,由于气候耕作方式的变化以及部分地区种植小麦品种选择不当区、区。,黄淮冬麦北方冬麦有流行的趋势据统计,2000年以来赤霉病在我国大流行频率不断增加,有9个年份赤62霉病的发生面积超过3.3xi〇hm(程顺和等2012)。赤霉病严重影响一?小麦产量般流行年份可引起5%10%的产量损失。程顺和等,(2012)对江苏省赤霉病发生的调查发现,仅苏中地区赤霉病引起的产_2?量损失就高达301.51877.3kghm。赤霉病不仅能导致小麦产量锐减,而且感病小麦的品质也会受到严重影响,其感病籽粒含有赤霉菌产生的脱氧雪腐镰刀菌烯醇(deoxynivalenol,DON)等毒素可严重危害人、畜健康(LeslieandSummerell2006;BennetandKlich2009),对食品安全构成严重威胁。二、小麦赤籌病抗源发掘小麦赤霉病抗源是小麦抗赤霉病研究工作的首要任务。虽然人们至今尚未找到对赤霉病完全免疫的小麦品种,但已鉴定到许多优异抗源(Buerstmayretal.2009)。上世纪七八十年代,我国组建全国小麦赤霉病研究协作组,历经十年,先后共鉴定来自国内外的各类材料34571,份,筛选出苏麦3号和望水白两个抗性强而稳定的抗病品种(陆维忠等2001)。其中,望水白是来自江苏深阳的地方品种,苏麦3号是台湾小1 麦与意大利品种Funo杂交选育出来的后代。由苏麦3号衍生出来的品系0、26、CJ9306等也表现较强的赤霉病抗性Baiand,如宁784宁80(Shaner1994Jianetal.2007)。另外,有研究显示我国湖北省小麦品种;g赤霉病抗性主要来源于南大2419及其衍生系(朱展望等2014)。此外,韩国的Chunke和Chokwan美国的Ernie、Freedom和Truman南gyg,,美的Frontana,欧洲的Arina、Dream和Renan,日本的NyuBai和一Tokai66等小麦品种也对赤霉病表现出定的抗性(Islametal.2016)。三、小麦赤霉病抗性类型一小麦赤霉病抗性是种非常复杂的、受多基因控制的数量性状,易受环境影响sterhaz1995)。目,从而表现出多种形式(Mey前,研究者针对小麦赤霉病抗性的特点将其划分为五种类型:抗侵入(TypeI)、抗扩展eII、eIII)、eIV及耐病(Typ)降解毒素(Typ降低病粒率(Typ)性(TypeV)(Mesterhazy1995)。其中抗侵入(TypeI)和抗扩展(TyeII)是最先被提出的、研究最多的、最主要的两种类型p(SchroederandChristensen1963;Pratetal.2014)〇小麦赤霉病抗性表型复杂一,不能采用单的方法进行鉴定(Buerstmayretal.2009)。针对上述小麦赤霉病不同抗性类型,研究者设计了不同的评价指标。针对TypeI抗性,多采用在田间撒播已感染赤霉病菌的麦粒或喷施赤霉菌孢子悬浮液14天后调查病小穗率ercentaeofdiseased,(pgsikeletsPDS)或者病穗率(ercentaeofinfectedsikesPIS)p,pgp,,作为定量分析指标(Zhuetal.1999Buerstmaretal.2009)。鉴定TyeII抗性,;yp最常用的方法是在开花期进行单花滴注或单穗接种赤霉菌1天后观察,2接菌麦穗并调查其病小穗数(numberofdiseasedsikeletsNDS)和病轴p,长(lengthofdiseasedrachides,LDR)作为鉴定指标(Buerstmaretal.y2009)。另外,薛树林等(2010)采用调查喷雾接种14天和21天后病DS2一小穗数DS141)以及二者的差DNDS(N和N值()作为种同时评价TypeI和TypeII这两种抗性的指标,其中NDS14主要反映TypeI抗性,DNDS主要反映lypell抗性。Te一ypIII抗性般通过测量感染赤霉病的小麦病粒中DON毒素的含2 量来评价(Milleretal.1985Kuboetal.2014)。TyeIV抗性通常以病粒;p率(FusariumdamaedkernelsFDK)作为测量指标进行评价(Snidersg,jandPerkowski1990Lietal.2008)。TeV可以通过测量减产程度来进;yp行评价(SnijdersandPerkowski1990)。上述五种抗性类型都是人为划分的,反映小麦赤霉病抗性的不同方面。在许多QTL定位研究中人们发现这五种TL有的成簇的分布在,Q一一一起,这表明不同的抗性类型间可能存在着定的相关性,或个基因可同时控制多种抗性(Buerstmayretal.2009)。四、小麦赤霉病抗悻遗传及其QTL定位小麦赤霉病抗性遗传机制复杂。多数双列杂交研究表明,其符合加性-显性效应模型以加性效应为主,部分以显性效应为主,也有上位效,应存在的报道(SnidersandPerkowski1990Baietal.2000Liuetal.j;;2005)。陈焕玉等(1989)利用双列杂交对望水白等8个小麦品种进行赤霉病抗性研究发现,小麦赤霉病抗性主要受基因加性效应控制。姚金保等(2011)利用回归分析和Hayman双列杂交分析法对苏麦3号、宁麦8号等6个小麦品种的赤霉病抗性遗传进行研究,结果表明小麦赤霉病病小穗率的遗传符合加性-显性效应模型,以加性效应为主。这为小麦抗赤霉病QTL聚合育种提供了理论基础。抗赤霉病小麦品种苏麦3号一由感病亲本台湾小麦和Funo杂交选育得到v,这现象说明等位QTL间的超亲遗传可以提高小麦赤霉病抗性(Suzukietal.2012Schweieretal.;g2013)。到目前为止,借助分子标记遗传图谱已经定位到超过200个小麦抗赤霉病QTLetal.2008,涉及小麦基因组中的全部染色体(Ma;Buerstmaretal.20092013Suzukietal.2012Lietal.2012Zhanetal.y,;;;g2012Guoeta。、、、、、、l.2015)其中位于IB2D3BS3A5A5B6B以;及7A的19个QTL在多个群体中都得到了验证(Lietal.2011,2012;Islametal.2016)。2BL、2D、3A、3BS、4B、6AL以及7BS的TL已Q通过分子标记辅助选择育种技术成功应用于商业品种(Wildeetal.2007,2008Brown-Guedtiraeal.2008)。目前,被命名的赤霉病抗性基因有7;个。F/iW和F/^2是最早定位于苏麦3号的3B和6B染色体上的两个主3 效抗赤霉病扩展基因Liuetal.2006Cuthbertetal.2007)。F祕3是定位(;一于7Lr#l短臂上的个抗赤霉病扩展基因(Qietal.2008)。和是在中国地方品种望水白中发现的赤霉病TypeI型抗性基因tal.,分别被定位于小麦4B染色体长臂和小麦5A染色体短臂(Xuee2010a,2011)〇F/iM是定位于日本披碱草Honda)lEMl染色体短臂上、与TypeII抗性相关的基因(Cainongetal.2015)7是由Guoetal.(2〇15)定位于长穗偃麦草()7el染色体相距1.7cM的初区间的与TypeII抗性相关的基因。.然而,并不是所有的与小麦赤霉病抗性相关的QTL都是抗病基因。Bernardoetal.(2007)认为,小麦赤霉病易感基因功能缺失也可使小麦etal2008-对赤霉病的抗性增强。Handa.()发现Sumai3JPNy(来自曰本的具有黄色花药的苏麦2D一个3号小麦品种)的染色体短臂上存在感病TL。随后iwaetaL2014大利亚、日本、中Q,N()研究收集自澳国等六个不同国家地区的苏麦3号赤霉病抗性的变异,发现来自澳大利亚的Suma-AUT与-2DSi3来自日本的Sumai3JPNy相比,缺失位于染色体上的感病QTL的单倍型具有更强的赤霉病抗性。最近,Garvinetal.(2015)借助缺失定位的手段,发现小麦品种Aogee的3DL染色体p也含有易感基因,其部分片段缺失可以提高小麦赤霉病TypeII和TypeIII型抗性。五、小麦抗赤霉病育种上世纪中叶以来,人们在小麦抗赤霉病研究方面做出了不懈的努力,采用各种手段来防治小麦赤霉病。其中通过改变耕作制度和栽培方式,一定程度上可以减轻赤霉病的危害(Weuloetal.2015)以从根在g,但难本上消除病害的蔓延。借助现代科学预报手段,在合适的时期喷施杀菌剂一,对减轻小麦赤霉病的危害具有定的效果(NoveroskeandWise2014)。但这无疑会显著增加农业生产的成本,还会不可避免地造成农全一业环境污染。生物防治也可以在,药物残留也会威胁食品安定程度上减轻赤霉病的危害.20Palazzini,但这种方法不够经济(K6hletal11;etal.2016)。长期以来,人们发现对小麦品种进行赤霉病抗性改良,是、-Krsaketa减轻小麦赤霉肩危害最经济环保的有效途径(Lehoczkil.j4 2010)〇一()常规育种?早在上世纪5070年代,我国农业科学家通过系统选育的方法,在当时推广的感病品种中选育出一4些较抗病品种,如从南大219中选育出万年2号1,从阿夫中选育出扬麦1号和武麦号。这三个品种在当52?x时(19601970年间)的推广面积均达到4l〇hm左右。此后,我国农业科学家通过杂交育种、诱变育种以及太谷核不育轮回选择,育成了一系列抗性较强且丰产性良好的小麦品种、,如鄂恩1号、鄂麦6号鄂11、、、1、.麦宁麦9号皖麦23湘麦号扬麦5号、扬麦158等(陆维忠等2001)。Liuetal.(2015)将广泛种植于我国西南地区的小麦品种MY11与YU25(Taiyan768/Z1141//Jinchun5///CM107)进行杂交,获得L658、L693、L696以及L699等四个高抗赤霉病的小麦品系。二()分子标记辅助育种由于小麦赤霉病是由多基因控制的数量性状,表型易受环境影响,导致其抗性鉴定结果在年度间、地区间可能存在较大差异,因而不利于抗病材料的筛选。虽然目前通过众多研究者的不懈努力利用传统育种,一一技术已经培育出系列的抗性较强且丰产性良好的小麦品种.,但这无不经历了很长的周期。传统育种耗时费力,这使得研究者开始寻求新的技术。,以加快育种进程随着遗传学、分子生物学等的飞速发展,分子标记辅助选择-tMAS(Markerassisedselection,)被广泛地用于小麦抗赤霉病品种遗传改良研究。利用与小麦抗赤霉病基因紧密连锁的分子标记进行辅助选择育种,可以在DNA水平上实现对育种材料的早期世代选择,从而提高选择效率,缩短育种年限(MiedanerandKomm2012)。另外通过分,子标记辅助选择,可以更为直接地将与目标性状相关的多个QTL聚合到一个品系之中。目前,在小麦所有染色体上都定位到了抗赤霉病QTL,共有200余个。其中位于小麦3B染色体短臂的F//W是目前发现的效应最大的小麦TL一抗赤霉病主效Q。利用分子标记辅助选择技术,些研究者已成功将导入到小麦的杂交后代中一,选育出系列赤霉病抗性较好的材料。5 Pumphreyetal.(2007)以苏麦3号为抗源亲本,通过分子标记辅助选择,构建了13个含有基因的不同背景的近等基因系这些近等基因系,的小麦赤霉病抗性得到显著提高。本实验室以望水白为抗源亲本,分别1-3323为轮回亲本以PH69和绵阳99,构建了两个含有F/zW基因的近等基因系,这两个近等基因系的赤霉病抗性与其轮回亲本相比均得到显著提高(汪瑶2009;Xueetal.2010b)。Jinetal.(2013)将尸祕/导入美国冬小麦构建近等基因系,共获得16个具有高水平赤霉病抗性的近等基因系。Bernardoetal.(2014)借助分子标记辅助选择,将FAW基因840转移到美国冬小麦Clark中4个含有厂/^7从宁7,获得基因的近等基因系,这些近等基因系的赤霉病抗性均显著提高并且DON含量显著降低。另外2B、2D、4B、5A等染色体的抗病TL在小麦抗赤霉,位于Qeta-病育种也得到了应用。McCartneyl.(2007)将来自Wuhan1的2D和4B抗病QTL、来自Nyuubai的3BS和5AS抗病QTL以及来自Suma-i3的3BS和5AS抗病QTL分别导入加拿大春小麦,发现与感病Suma-亲本相比除i3的5AS抗病TL仅有抗病趋势但不显著外Q,其他抗病QTL均可使赤霉病抗性得到显著提高。同样,利用分子标记辅助育种技术tal.2010b自南大2419的2BL抗病TL以及,Xuee()将来Q来自望水白的4B和5A抗病QTL99-323中分别导入轮回亲本绵阳,获得三个赤霉病抗性较轮回亲本显著提高的近等基因系。此外,许多研究者还展开了抗赤霉病QTL的聚合育种工作。ret-Miedaneal.(2006)利用分子标记辅助选择,将来自CM82036的3B和5A抗病QTL以及来自Frontana的3A抗病QTL聚合到德国春小麦中,对这三个QTLs的赤霉病抗性效应进行分析,抗性鉴定结果表明L聚一he3B和5A的QT合在起抗性效应最强。Salametal.(2011)在9个冬小麦品系中聚合CM-82036中的位于3B染色体的仰67和位于5A染色体的结果同样显示B一3和5A的QTL聚合在起的赤霉病抗性效应比它们单独存在时强。陆成彬等(2010)通过分子标记辅助选择技术和回交育种方法,将苏麦3号中的赤霉病抗性基因MW和聚合到感病品种扬麦13中,获得了农艺性状优异、完全可以替代扬麦13进行推广的高产抗赤霉病小麦品系。这些研究结果显示,多个6 赤霉病抗性QTLs的聚合可以显著提高小麦的赤霉病抗性。以上无论是导入了单个抗病QTL还是聚合多个抗病QTLs的抗赤霉病品系,均可为培育小麦抗赤霉病新品种提供有效的中间材料。考虑到田间赤霉病自然发病是从侵入开始的,因此在抗病QTL聚合育种研究中,聚合多种抗性类型的QTL才能更加有效地提高小麦赤霉病抗性。虽然,目前通过分子标记辅助育种的技术选育并成功审定推广的小麦抗赤霉病品种并不多5R18、25R42以及25R51,主要包括先锋公司的2,但是,分子标记辅助育种在未来小麦抗赤霉病育种中具有巨大应用潜力Bown-Gued(riraetal.2008)。随着越末越多的抗赤霉病主效QTL被精细定位和近等基因系的成功选育,分子标记辅助育种与传统育种相结合的育种手段已成为趋势,在未来的几年必将有越来越多高产抗赤霉病小麦品种得到推广。六、结语小麦赤霉病是一种世界性小麦病害,不仅能使小麦产量锐减,其致病菌株产生的DON等毒素还会危害人畜健康,给食品安全造成严重威胁(LeslieandSummerell2006;BennetandKlich2009)。上世纪中叶以来,人们对小麦抗赤霉病研究做出不懈努力,采用多种策略(例如,改变耕作条件、使用杀菌剂、采用生物防治、选育抗赤霉病品种等)来防>治小麦赤霉病,迄今已取得了较好的成效。虽然目前研究者已经定位了二超过200个小麦抗赤霉病相关QTL,但这些QTL仍未被克隆,其作用的分子机理仍不清楚,导致在实际的育种中,可有效利用的抗性基因并uerstmaretal.2009.tal.不多(By;Wildeetal2007Wildee2008)。分子标;记的发展,使得人们可以在DNA水平上对育种材料进行早期世代的筛选,并且不受环境因素的影响,从而大大提高选择效率。近年来,分子标记在抗赤霉病研究中得到了越来越多的应用,截止2016年5月,NCBI收录的与赤霉病研究相关的文献总数为695篇,其中涉及分子标记的文献有121篇htt://www.ncbi.nlm.nih.ov/ubmed/)几乎每六篇(pgp,赤霉病研究相关的文章中就有一篇是采用了分子标记的方法。通过对抗病QTL的精细定位与克隆,可以开发出与抗病基因紧密连锁的分子标记或功能标记,从而提高抗病育种的效率。随着高通量测序、基因芯片等分子生物学技术的进一步发展,以及小麦基因组测序的陆续公布,这7 将极大地促进小麦抗赤霉病QTL的精细定位、图位克隆及分子机理研究,从而加快小麦抗赤霉病分子标记辅助育种的进程。8 第二节植物数量性状基因座的精细定位数量性状是指在群体中各个体表型呈连续变异的一类性状,控制数量性状的基因区称为数量性状基因座(uantitativetraitlociTL)。许多q,Q重要的性状、、、,如抗病性产量株高开花期等性状多属于数量性状l。(Jamanneta.2015)QTL的精细定位有助于展开针对于数量性状进行一的分子育种、,进步提高作物的产量品质以及抗性水平。一、QTL定位的基础从本质上看,不论是数量性状还是质量性状,其都受孟德尔式遗传因子控制-,符合孟德尔摩尔根遗传学说。在遗传上,QTL与控制质量一样的TL性状的基因是,均能通过遗传重组进行分离。进行Q定位的基础是,在所研究群体中功能差异等位基因间必须可分离(Jamannetal.一20一15)。在个群体中某个QTL可以被检测到,但是在另个群体中该一定能被成功检测二QTL并不,这是因为在第个群体中可能不存在功能差异等位基因间的分离。需要注意的是,QTL所描述的是特定群体的特性。虽然在株系中也存在等位基因,但是,而不是某个个体或者株系TL的定位。Q,是通过分析群体表型性状与基因型的分离关系来实现的二、QTL精细定位的主要方法一数量性状般受多基因控制、易受环境因素的影响TL,其Q的精一细定位存在较大的难度L精细定:。目前进行QT位主要有两种策略是基于双亲分离群体的QTL精细定位,二是通过基于连锁不平衡的关联分析进行QTL精细定位。一TL()基于双亲分离群体的Q精细定俅随着分子标记技术、测序技术等的发展基于双亲分离群体的,研究中得到了广泛的应用一QTL精细定位在植物数量性状遗传。其般思路如下:对目标性状进行初定位;构建含有目标QTL区段的近等基因系类群体或者建立一套覆盖全基因组的相互重叠的染色体片段代换系;扩大群体规模,增加群体中目标QTL区段重组体数目;丰富遗传标记数目、,构建目标QTL区段高密度遗传连锁图谱;综合基因型表型分析,精细定位目标QTL(McMullen2003;Jamannetal.2015)。用于精细9 、回交群体定位的分离群体主要有F2群体、重组自交系群体、近等基因、系群体TL近等重组体等(McMullen2003Pelemanetal.2005Q;;Jamannetal.2015)〇r-近等基因系群体(neaisoeniclineoulationsNILs)的特征是群gpp,体中个体间遗传背景相同或相近,只在个别染色体区段上存在着差异。渐渗系(introressionlinesILs)和替换系(substitutionlinesSLs)也可g,,一dandZam归于这类(Esheirl995Raeetal.l999)。由于近等基因系类;群体只含有一个QTLTL的,不存在背景和其他QTL的干扰,适合于Q精细定位,因此进行QTL精细定位主要使用的是近等基因系群体(SalviandTuberosa2005)。最近Zhenetal.2015,g()借助近等基因系群体精细定位了抗小麦茎基腐病主效QTLZhanetal.g(2016)借助该类群体精细定位并克隆了玉米叶角相关基因ZmCL44。QTL近等重组体(QTLisogenicrecombinants,QIRs)最早由Peleman于2005年提出,该方法是利用初定位的QTL所在染色体区段的边界标记进行辅助选择,筛选出在目标区段发生重组、其他QTL区段为纯合亲本基因型的株系,之后在重组区段添加分子标记,进而实现对目标QTL的精细定位(Pelemanetal.2005)。目前,许多抗赤霉病主效QTL的精细定位都用到了该类型群体(Liuetal.2006;Cuthbertetal.2007Xueetal.2010aXueetal.2011)。、大豆等作物的许;;另外,在玉米多QTL定位研究中也都使用了该类群体(Phametal.2013;Richardetal.2014;Zhouetal.2016)。上述两种群体的构建均受TL效应大小的影响。另外Q,随着越来越多的研究的进行,人们发现这种利用双亲分离群体进行QTL精细定一定的局限性。例如位的方法依然存在,受遗传重组率的限制,精细定位所需的次级群体往往比较大,操作繁琐,费时费力;对于杂交不亲和的物种或者杂交工作困难的物种很难获得所需的杂交组合和子代;并且一and定位广度低,只能对个位点的两个等位基因进行研究(HuangHan2014Jamannetal.2015)。因此,迫切需要寻找新的研究手段以克服这;些局限。10 (二)基于关联分析的QTL精细定位关联分析是指利用位于同一条染色体上紧密连锁的基因或基因座间的连锁不平衡关系一,来确定特定目标性状的相关基因或染色体区段的F-种手段(lintGarciaetal.2003)。2001年Tenaillon,首次将关联分析用于玉米研究中,随后利用关联分析对植物进行研究的报道越来越多(Tenaillonetal.2001Aramaetal.2007Nieetal.2013Jihletal.;g;;gy20LuandEdwa201615rds研究者发现这种基于自然群体或种质资;)。,源的关联分析,无需构建遗传分离群体,可以充分利用生物进化史中的重组事件,能同时检测多个QTL,并对其进行精细定位,恰恰可以较好地解决上述基于双亲分离群体进行QTL定位的局限。目前在植物遗传学研究中应用较多的关联分析主要基于两种策略:基于Cand-候选基因的关联分析idateeneassociationstud)(gy和全基因组关Genome--ideassociationstudyGWASFlintGarciaetal联分析(w.,)(2005Zhueta2008TLl.)。但是;,在Q精细定位研究中,较多使用的是全基因组关联分析。全基因组关联分析的基本研究原理是:借助多态性分子标记,对整个基因组内的SNP进行高通量基因分型,统计性状表型变异,提出假设并验证其与期望性状之间的关联性(HuangandHan2014思路如下:1))。其基本(图U)(选择遗传多样性丰富的种质群体;(2)进行群体结构分析以及标记间LD的分析;(3)对所选取的目种质资源选择全基子#目标性状选取豐_群体结构分析标记间LD分析表型鉴定分子标记与表型性状关联分析图U全基因组关联分析的策略-wFi11Thstrtofenomeideaociationstudg..eaegygssy11 标性状进行多年多点的表型鉴定;(4)对分子标记与表型性状进行关联分析。近年来,随着高通量测序、基因分型等分子生物学技术的不断发展,GWAS在植物数量性状研究中也得到了广泛的应用。像在水稻、玉米、小麦、、、大豆高粱棉花等作物的抗病虫害、农艺性状等方面的研究中均取得了丰硕的成果(Fenetal.2016Muaddasietal.2016Olukoluetg;q;al.2016)。例如:Nairetal.(2015用包括278DTMADrouht)利份的(gTolerantMaizeforAfrica)种质借助全基因组关联分析的方法,对玉米抗条纹病毒基因Msv7进行了精细定位,结果与利用双亲分离群体进行定一位的结果相致.16);Sietal(20对381份粳稻品系进行全基因组关联一ZF7作图研究,精细定位并克隆了个控制水稻籽粒大小的基因G,其编码植物特异转录因子OsSPL13,该QTL可解释30%的粒长、25%的粒重的表型变异。结合连锁分析和关联分析对QTL进行精细定位并克隆的策略也得到了许多实践。Lietal.(2011)利用该策略精细定位并克隆了玉米中控制棕榈酸含量的基因Pa/9。Taoetal.(2013)综合利用连锁分析和基于候选基因的关联分析精细定位了玉米抗甘蔗花叶病毒基因&mv7。Mahukuetal.(2016)利用连锁分析和全基因组关联分析对玉米抗黑斑病主效QTL进行了精细定位。三、结语QTL的精细定位可以为QTL克隆奠定坚实的基础,进而使我们更好地了解植物复杂数量性状形成的分子机制。同时,通过QTL的精细定位,开发与基因紧密连锁的分子标记,可以使分子标记辅助选择在作物遗传改良中发挥更大的作用,提高育种效率。近年来,连锁分析和关联分析在QTL精细定位中均得到了广泛地应用,但这两种方法均有不足之处。基于双亲分离群体的连锁分析需要配置杂交组合、构建合适大小的分离群体,对于那些杂交不亲和或者杂交工作困难的物种很难适用,并且只能对一个位点的两个等位基因进行同时研究虽然可以;关联分析较好地弥补上述连锁分析的局限,但是关联分析结果的精度和准确度严重受群体结构以及群体大小的影响,可能会出现标记与表型间的假关联12 (Oraguzieetal.2007)。此时,可以利用连锁分析对关联分析的结果加以验证。,从而提高精细定位的准确度13 二TLgZ-2五第章小麦抗赤霉病主效Q/r.?/Vit的精确定位引言小麦赤霉病抗性主要有抗侵染(TypeI)和抗扩展(TypeII)两种类型(SphroederandChristensen1963)。TypeI抗性是小麦抵抗赤霉病侵一e一染的第道屏障,TypII抗性是小麦在赤霉菌突破第道防线后产生的抑制赤霉菌在麦穗中沿穗轴的上下扩展的第二道防线。借助分子标记和遗传图谱,在小麦中已经定位了200多个抗赤霉病QTL,涉及小麦基因组中的21条染色体(Buerstmayretal.2009;Suzukietal.2012;Lietal.2012Zhanetal.2012Buerstmareal.20.t13Guoetal2015)。;g;y;但是大多数QTL在染色体上的位置基本一致L,能够被重复检测到的QT并不多Buerstmaretal.2009〇(y)由于赤霉病抗性受环境影响较大、表型鉴定比较困难,目前深入研究的QTL比较少,集中在3BS、4B、5A和6BS染色体上几个主效QTL。利用筛选和鉴定重组体的方法,这四个QTL已被精细定位,并被命名为FAW、F/iM、FAW、(Cuthbertetal.2006,2007Xueet;.a-l.2010a2011。通过分子标记辅助选择(markerassistedselection,),MAS),它们的效应已得到了验证并被用于育种实践(McCartneetal.y2007;Wildeetal.2007;Salamehetal.2011;Xueetal.2010a;VonDerOheetal.2010L),然而这些QT并不能满足抗赤霉病育种实践的需要,小麦赤霉病的危害依然十分严重。因此有必要对其他抗赤霉病QTL加以深入研究和利用。南大2419是我国优异的小麦骨干亲本。利用人工诱变、系统选育一等手段19的后代中也选育出,在南大24系列的抗病品种,如万年2、、鄂麦12号鄂麦6号、华麦8号等(陆维忠等2001庄宗英等1998;;朱展望等2014)。朱展望等(2014)分析当前湖北省小麦品种(系)的赤霉病抗性一当前湖北省小麦主推品种鄂,发现其赤霉病抗性来源单,麦596、鄂麦352、襄麦25以及襄麦55的赤霉病抗性均来源于南大15 一2419。这说明南大2419中含有些抗病基因。是本实验室在小麦骨干亲本南大2419中检测到的与TypeI和TypeII两种抗性均相t1关的主效QTL(Linetal.2〇〇4Maetal.2〇08)。Xueeal.(2〇0b)利用;分子标记辅助选择、通过高代回交将南大2419的导入感病-323构建其近等基因系品种绵阳99,并进行多年多点的抗性表型鉴定,结果表明2济的近等基因系对赤霉病的抗性显著高于其轮回亲-。TL区间在其他种质诸如Frotana本绵阳99323另外、,有报道显示该QDream、Renan、Nin7840、Becker等种质中也与小麦赤霉病抗性相关gZhouetal.2002Gervaisetal.2003Steineretal.2004Liuetal.2013〇(;;;)但是区间21cM不,由于初步定位的较大,长达,导致一个基因、能确定提供这两种抗性的基因是否为同,并且该区间还与粒重总分蘖数、有效分蘖数、穗长和可育小穗数等农艺性状相关tal.(Mae20072008)在育种选择过程中容易引起连锁累赘,因此有必;杨绍华,要对其进行深入研究。本研究利用包含530个株系的南大24-望水白重组自交系群体19,.IRs对2/^冰的赤霉病抗性效应进行分析,并通过Q的策略对其进行了精确定位。同时利用119份小麦微核心种质,通过关联分析对其TeII型抗性进行了验证。yp材料与方法一、楝物材料4-本研究中530个南大219望水白RILs用于逆区段的高密度遗传图谱的构建和重组体的筛选。包含119份小麦微核心种质的群体用于关联分析。二、田间实验设计及赤霉病抗性表型鉴定南大24-望水白重组自交系中重组体的抗性评价试验于2014年到192016年在南京农业大学江浦试验站(JP)以及温室(greenhouse,GH)进行。微核心种质群体材料TyeII抗性评价试验于2008年、2009年、p2012年、2013年以及2014年在南京农业大学江浦试验站JP进行。()16 所有实验均设置两个重复,重复内小区按随机区组实验设计。每个株系种植两行.5m25cm,每行播种25粒。,行长1,行宽在小麦开花初期,利用撒播已感染赤霉菌的麦粒的方法对南大2419-望水白重组自交系群体及抗感对照材料进行接种,14天后调查其病穗率(PIS)或者病小穗率(PDS)来评价其TypeI抗性;利用单花滴注的方法对南大24-、19望水白重组自交系群体抗感对照材料以及微核心种质群体进行接种,21天后调查病小穗数(NDS)和病轴长(LDR)来评价其TypeII抗性。三、分子标记的开发和遗传图谱的构建一()分子标记的开发1、SSR标记在Xuetal.(2008)构建的2B遗传图谱的基础上,选择定位于2B染色体上包括BARCSonetal.2005、GWMR6deretal系列(g)系列(.1998)、HBG系列(Toradaetal.2006)、WMC系列(Somersetal.2004)和GPW系列(htp://wheatpw.usda.gov/GG2/)的23个SSR标记用于亲本间多态性的筛选。2、EST-STS记标根据小麦2B染色体与水稻4号染色体以及短柄草5号染色体的共BLASTNBL-线性关系,通过利用定位于g所在的缺失系2--.15ttw0360.50bin的0条EST序列(hp://wheatp.usda.gov/cgibin/westsl/malocus.ci)开发分子标记。qp_g3、CAPS和dCAPS记标利用作图群体亲本南大2419和望水白之间有多态的90KSNP芯片探针序列搜索普通小麦中国春Roche454序列拼接数据库(httt-p://wheaur-i.versaUles.inra.fr/SeReositor)用得到的位于2BL染色体上的gqpy,利conti序列开发分子标记。g引物设计使用MacVectorVll.O(AccelrsUK)进行。y,遵循以下原'。---则:长度1825500%含量为4060%,!1115570(:上下游?,值,引物°△Tm¥4C-1000扩增片段长度100b之间。,p17 二()遗传图谱的构建利用的边界标记XWWC474和729对530个南大2419-望水白重组自交系进行筛选。利用区间内其它标记检测这些重组体的基因型。利用软件MamakerMacintoshV3.0Lincolnetp(al.1992)进行遗传图谱构建,标记之间连锁顺序判别阈值(LOD)设为3.0iosamb,使用Kosamb作图函数转换遗传距离(Ki1944),使用MapDrawV2.1进行图谱绘制(LiuandMeng2003)。四、DNA的提取、PCR扩增及凝肢电泳检测小麦叶片DNA提取方法参照(MaandSorrells1995)。小麦叶片用-液氮研磨后加入适量DNA提取液(0.1MTrisHCl8.00.05M,jpH°EDTANa2pH8.0,1.25%SDS,0.5MNaCl,3.8g/LNaBisufite),65C温浴45min(每隔15min轻轻颠倒混句)。待冷却至室温后加入等体积的氯仿:异戊醇(24:lv/v)充分混匀进行抽提。1200〇xrm离心,将p上清转移至新的洁净的离心管中,加入等体积预冷的无水乙醇沉淀DNA。用洁净的枪头将DNA挑出(或者离心弃上清),用70%乙醇洗DNA入适量TE-涤,吹干,加(10mMTrisHClpH8.0,1mM°oEDTANa4C-20C用2H8.0)溶解或储存待。,p,PCR反应参照Tarakra公司rTaq酶使用说明书,体系为12.5jil,°°?模板量约为1020n。反应程序为:预变性94C3min,变性94Cg°30s,退火30s(温度根据不同引物的Tm值而定),延伸72C45s(根°据不同标记的大小按1kb/min调整延伸时间),终止反应72C10min。=PCR扩增产物用8%非变性聚丙烯酰胺凝肢(Acr.Bis19:1或29:1或39:1)电泳检测,用银染进行显影(Bassametal.1991),使用-RadBio凝胶成像仪进行拍照、观察。五、QTL近等重组体的筛选及基因型分析一()抗侵入相关近等重组体的筛选根据的初定位结果,利用g/h.的边界标记和Zmag/729筛选530个南大2419-望水白重组自交系中在^2.区段发生重组的株系(Maetal.2008)。同时利用初.)2/18 以的边界标记和如呀3挞6、F/zW的边界标记瓜故226和A^ivw749以及FM>5的边界标记A^wm36X和处wm^/5检测该群体的基1因型(Maetal.2008Xueetal.2010a201。;,)根据基因型数据筛选仅在区段发生重组、在其他抗侵入QTL为感病基因型的重组体用于与抗赤霉菌侵入相关的的精确定位。(二)抗扩展相关如近等重组体的筛选同样,利用抑W的边界标记iw呀5520和Xwa於937以及的边界标记^Twmc3PS和处检测该群体的基因型(Maetal.2008;郜-、忠霞2013)。根据基因型数据筛选仅在2/7.?《25区段发生重组1知在其他抗扩展QTL为感病基因型的重组体用于与抗赤霉病扩展相关的h-2B.fciu的精确定位。Q/i/(三)QTL近等重组体基因型分析/-X7729区间中在南大2419和望水白之间有多态利用Zwwc^/wag的分子标记对上述获得的近等QTL重组体进行基因型检测。六、微核心种质群体基因型分析利用llumina90kiSelectSNP119I基因芯片对份小麦微核心种质进行基因型分析。对所获得的SNP标记进行筛选过滤,保留缺失数据小于15%、基因型频率大于。3%的标记用于关联分析七、统计分析使用MicrosoftExcel11A0软件进行数据整理用DataDeskv.;使5.0软件进行表型频次分布、方差分析以及相关性分析TASSEL;使用30。、.软件进行关联分析抗感表型差异显著性测验用Mest检验。八、比较基因学分析分析ITMI2B遗传图谱与g所.区间的所有多态性分子标记的对应关系,获得以在ITMI2B遗传图谱所对应区间。然后利用区间的所有多态性分子标记对应的序列以及在ITMI2B遗传图谱所对应区间的分子标记对应的序列搜索普通小htt//wheat-麦中国春Roche454序列拼接数据库(p:urg-i.versailles.inra.fr/SeqRepository)得到各标记所对应的URGIcontig19 序列。然后用所得到的contig序列和水稻基因组序列.(http://riceplantbiology.msu.edu/)以及短柄草基因组序列(htj://blast.brachodium.or/)进行BLASTn分析。本研究中〇ypg_BLASTn分-析时具有同源性的标准为:丑value<1E'identity280%,最少100bp重叠。结果与分析一、分子标记的开发与遗传连锁图谱的构建一()分子标记的开发1、SSR标记利用上述材料中所得的23个SSR标记在南大2419和望水白之间进行多态性筛选,得到了7个在南大2419和望水白之间有多态的分子标记(表2.1).4,多态率为30%。2、EST-STS记标2BL-0-15根据缺失定位于.360.50bin的0条EST序列与水稻4号染色体、短柄草5号染色体的共线性关系共开发了-STS11个EST标记,仅获1个在南大2419和望水白之间有多态的分子标记WGRB69(表2.1)〇3、SNP-CAPS-记和SNPdCAPS标利用南大2419-望水白90KSNP芯片探针序列所对应的URGIconti序列共开发5个分子标记g,进行多态性筛选后,得到4个在南大2419和望水白间有多态的分子标记(表2.1)。20 、,o一Z/Is8A.ooou.s666P寸srs..S..TTTos88S3ooSsssI9寸Ic6oo99寸ro0s0寸£o8eSB!Ipc0p1Oos68P寸zel1.6Ms<N0寸06Z1spg.36寸s68SIINns6o00s0OI<<SSSs.zZ,oo8oo8S§,-------,---usSSssl1I2llllIgCQcqg8amaSSszSCN<ns3<N-o---JJ」i'J1JJa;-cxs£qsspl365u!3dUd0uuuS^3SX斑Zp^U力孩3w!!^H-<uol-Ulvov1vHv,<ovo11-5V0<l<uuulo、1Hu<3vllv1oul^0VU10uovDvou.CJHuUolo!V1<uv婢0DoUvUH<ovuvu8luv奪^1VvUlHH1lvvuvvvuvv.U<3Uvu!vHouullol^IUVu<HlvonrjIUvOlU<3uvuuuu8llouH^10u<vUU1UouvuolvCJDlvsUuu10l0lOUOlvlllovavulVVo<uHO1luvvvovlvosU0<aHyl3HOoO<uouuuuLoovq1VH0HlvvlVvvuHvvl、O3Hvo骀dcV3<llvovHvCJuo3luuleO0<uou型o,-3VuHu<0Hlulll3uusVVvU001lovoo1vwuvsv1<u檢)VUvvv-lHu<<0<lvoHvvHoVVoUv<U1HxuooovvvovHl城o蓉u0DvOUUHovOlovoolod|0o1H3lCN客&eDuHoH<1ovVvvvavvlju0<Ouoo按1CJu<0OlvOovovlo匣jDVu0lUU1UluDololalvoH-—VUo<u<<VOollHulooouuu起o-*-0mV奴uUI南O1J0UH30UI1Huu妹IUVH3OJ1UHV3VvuVVv1S03Hl11UHolv_oOu3HoOUOJ<NIU1VvHJO0V<UvUv1vVLo-D3ULV1HUHUloDvol1Uu<LHU3O1uHu3o0lu啭JlL<oH0vl1VVu<uH03<0<vVovolUUVH0o<lVv-VolU1oUHoo1a1o03lUoUVV<1<ol0Vvuv111lUOuu-cVo<l0OUlU0Hu1DVlelVoUuH130lUvlVV3Uq--luVlUuV1UVl<0uu1aLoBgH<1VHVOolOUh)vUoUOoUuo<9L10VYoluJv0ouHUlHll-w,3v1Uo<10<Vl<0u0losIU1vHV0VoU0oaJu8vl)-IHo<lU0<1uJoOucIHDuHUHl<<lLudv0u0uHU0DlUHo3vVul衮v<uPlu01UHw1o1ilJUv<UUuU0vlvnr>Blu1UvH00UUvUlVoVv按Mo3oHu<V100lH<olDvVuvJl1vUlUU0HUuHvo0v3uoOTJ-,3U1VuO8ol1v0ooIvvOoH0Mdt-"-""dyS3¥o;MSoiaSHMHwMvxsI00SssSssISsSsICJslisS00SssSssiSSsSsS_p_6LZpf69tZ/■zoSoO/SlrtlIzIoSH寸OlKS-笑Zlss'rtzzz寸Stl^UpuRSm-svizSMsMIMSS%qqqSqasatSt雲泣z麵JmMlqM?£x齡lNlM:sJvXXXTxXxxXhcxXxxxXxx ■(P3n88.sl寸9u.08o:§0816l2l.&fs寸89I9o寸8寸8e卜Slq寸6sI89S9^qoo寸-寸Bs600oz£8°lt?-s--^1lllg3?maz3<s<s--漱-nnnl£ls1o3uD30|^啭lIu-50Fih,戔vHOoOOvUHu8HHHu11.<XoO<Ho08oH0HUVaO1X3<Ow3sUO0VwHOoV3oU<uOMH0UHlVOOo31OvOs<HlJVVaO?xLL3&ouOolV8XsoH<u0O^.OoUHLV-UoHUOLH8ftOHOOUV8rOOOV0D3rHHHlVX1<<avU10HUou.U0LOUo0LVVUH3oO0OOlVOuoV?IOV."Oou0v3^HvwV(J?Oo<vuLV^oOH<vv08M00o0ov2?Nvo81<lVU-u?ol0O。303.<oUvv1SV紘PUHOou83o1WN4HSOoOo1X1o<lV08Q?BIU<uvV-oQUv<vu0WFl进suv18H)<o?uXWfr皞8<oUV1Uo0vlv1.叙iNVo0o:OuD8d邾#1IUHu0o11o^0<<wxo.东00w0ul88p冢l?UuOiSsrSo.?rT3ssW#sM寸-IQd!dd8vSSu?oo“v-vlusIIgawuBpsSSio^.prtli#n-orQ画'z6ahzzd-0oo卜-nloiva1p.llZxaopwcQ言pvpeoIi的z?lssXx-Xxxx bM12bM12pp331331:e、、签:H;.:ua242242.、V鐘_無始_、mm^W酬m爾0w#19二190147—147图2.i部分新开发的标记在亲is的扩增带型。左侧为分子量标记条带的大小(bp),黑色三角指示的为亲本间的多态条带,泳道1和2分别是南大2419和望水白。Fig.2.1Amplificationpatternsofsomedevelopedmarkersinthearents.Theleftnumberispthemarkerbandsizeinbp.Thetriangleindicatestheolmorhicbands.Lanes1and2pyprepresentNanda2419andWangshuibai,respectively.5上述新开发的个多态性分子标记都为共显性标记(图2.1)。结合上述7个SSR标记、新开发的5个标记以及整合自Xueetal.(2008)2B遗XwwcW-Zma7729区64传图谱中位于g间的1个在亲本南大219和望水白间有多态的分子标记28个在南大2419和望水白之间有多态,我们共得到2。的分子标记(表.1)(二)区段高密度遗传图谱的构建--利用2外.《知《25的边界标记74和义/而以729在南大2419望水白重组自交系中筛选得到137个在以7?.区间发生重组的株系。利用该区间内其余的26个标记检测这些重组体的基因型。根据基因型数据区段的遗182cM传图谱.构建了,覆盖的遗传距离,标记平均密度为0.2。於和AWmc^5.67cM/标记(图2)其中和,Xhb272Xwmcl02sXwrb69>Xhb274和Xhb440Xzmh530、g,ggg,和洲共分离。^Wwc499和之间遗传距离,最大为3.1cM(图2.2)。23 -ncM/Xwmc474.16"Xwmc22306Xzmhll99°-2Xwmc24501fJ]tXwmc272\ ̄ ̄°-'JUXwmcl7]/18-arc9J/z=rXb1^°'2-jf\TXwmcl02^-/L-\\Xwgrb69-ir\Xhbg274H_-J—jtXhbg44025JtXgpw3032\-XWhbg4\\ ̄3tXzmh4241\Xhbg405\Xwgrbl079\0.3Xwmc499-0.3Xs02Jml^-14WXzmh530TXwgrbJ077\\\XwgrbJ08017\xwgrbJ08J ̄Vwm47.4^Xg1.9Xmagl022.1-JXmal729g图2.2区段的高密度遗传图谱。--F..i22Thehihdensiteneticmaoftheh.n2Breionggyau.gpQfjg二、的精确定位一()抗侵入的精确定位-53024-从个南大19望水白重组自交系中共筛到137个在Xwwc474区间发生重组的纯合重组株系。去除含有南大2419望水白抑W以及望水白FAM区段的株22-汾区.系,得到个仅在撕咖w段发生重组、在其他抗侵入QTL以、W和FA65区段为感病基、因型的重组体。另外筛选在凡料F/zM区段全部为南大2419基因型,区段为望水白基因型的株系NW010为抗病对照;、F/-在抑642Z)5区段全部为南大2419基因型.如、似^区,咏!段全部为望水白的基因型的NW041为感病对照。在三个环境中对上述所获得的22个近等QTL重组体以及抗、感对照材料进行TypeI型抗性的鉴定。对其表型进行多因素方差分析发现不同基因型重组体间以及不同环境间表型均存在显著的差异,并且基因型与环境24 间存在着显著的互作关系(表2.2),这表明,基因型与环境因素均会对小麦的赤霉病抗性造成显著的影响,其最终表型由基因型和环境共同决定。对这些重组体及抗、感对照材料的表型进行三年环境间的相关性分析,发现在三年间的表型存在着极显著的相关关系(表2.3)。表2.2与抗侵入相关重组体病穗率/病小穗率方差分析表Table22ANOVAtableforPISandPDSoftherecombinantsassociatedwithTeI.ypresstancei变异来源51自由度平方和Wn/HiSource-dfSumofSquaresMeanSquareFratioProb,基因型Genote2324185.31051.5445.169<0.0001yp年份Year2397.693198.8478.54150.0008基因型X年份x<0Genote446698.21.2326..000ypYear5253911重复Re.9.plication1174241749247.51390.009误差Error15501.82133.4548总变异Total6924020.6:ael型近TL重组注基因型包括Typ等Q体、抗病对照NW010以及感病对照NW041表2.3TypeI型QTL近等重组体三个环境间病穗率/病小穗率的相关系数Table2.3ThecorrelationcoefficientsforPISandPDSoftheTypeIQIRsacrossthethreeenviroments—2014PIS2015PDS2016PDS2014PIS1.0000…2015PDS0.5541.0000…“2016PDS0663.951.0000.0T***>=:0注在/.001水平上极显著相关分析上述22个与小麦赤霉菌侵入抗性相关的重组体以及抗、感对照材料的抗病表型频次分布,发现发现这些重组体在各年度均表现出双峰分3布可明显分为抗病和感病两大类(图2.)。抗病类重组体的病小穗率,?(或病穗率)在三年间的变幅分别为20.0±8.5%41.0土4.2%、°7士6??14..122.8±5.2/〇、8.7±4.5%22.6±9.9%组体病小穗率(或病,感病类重??士、、穗率)的变幅分别为49.115.4%86.0±5.744.6士10.4%52.5±14.1?三年间抗30.1±7.9%46.6土8.3%。Mest检验、感两类重组体表型差异均达<0到极显著水平(P.001)。25 RSRSRS-*-8-—10-.158116..m-[iiorr6??>YHY—4■■ ̄4---n5--丁丨111111J ̄flJLp_miL-iJllLlii,口|npjni7244070730.5.0.55..59.0122436484132231404958°°°--P-IS〇2014JPPDS〇2015JPPDS〇2JP()()016()图2.322个Tyel抗性相关重组体的抗病表型频次分布图。R表示抗病对照NW010、pS表示感病对照NW041。henodiiiihFig.2.3Ptypeistrbutonof22recombnantswtTypeIresistance.RrepresentsresistantcontrolNW010andSreresentssuscetiblecontrolNW041.,ppaiiim?=°?IMIcI,4?1lbI§1Ic11^%I^???*?*?*?-x-K-x-it--it-c-tWi?**?*Kti ̄^fNn^.189R|*118.5R^1一11558.947.836.4S|6^|149.848.437.6S ̄7358.648.639.0S1_8M264.564.536.4S| ̄ ̄9..1511359S|***10330.818.213.4R| ̄**-11131.618.0166R|.**122.822.6R1n'voiorNW04166.052.346.6SII*图2.4与TypeI抗性相关的重组体的基因型和表型。红色方框与表型共分离。代表该>=〇〇5-test类型重组体的表型和感病对照相比在/(/)水平上差异显著。Fig.2.4GenotypesandphenotypesofrecombinantsassociatedwithTypeIresistance.The*redboxindicatesthemarkerscosegaratingwiththehenote.indicatesthatthereisapypsignificantdiferenceinthephenotypebetweentherecombinantsandsuscetiblecontrolpP=0-.05/test.(,)利用区间的28个多态性分子标记,对22个与小麦赤霉病TypeI型抗性相关的近等QTL重组体进行基因型分析,可将其划分为122种重组类型(图.4)。抗病的重组类型有6种9,包括个重组体;感病26 61324的重组类型也有种.全部12种类型重,包括个重组体(图)。分析组体发现标记办702/m、以及办名rW似7与TypeI型抗性表型紧密连锁。当义丽的基因型都来自于南大2419时,重组体都表现为抗病,当该区段的基因型都来自于望水白时,重组体均表现为感病。当义Wwc办9的基因型来自南大2419、的基因型来自于望水白时、感分离。因此可以将抗侵入定,重组体表型表现为抗位于相距5.1cM的义区间(图2.2图2.4)〇,对上述与TypeI抗性相关的9个抗病重组体和13个感病重组体的表型进行分析,发现抗病和感病两种类型差异极显著(P<〇.〇〇l)。与不含有的重组体相比,含有的重组体的病小穗率(或病507%、628%、633穗率)在三年实验中分别平均降低...%幅极为显著,降(图2.5)。这说明确实可以抵抗赤霉菌对小麦的侵入,显著提高小麦对赤霉菌的抗性。■80--?70--60「■50^義:承{/)E,40*:T寧參:T^_:w:丄〇S'30S1_I ̄ ̄—0i?2014JP2015JP2016JP2?-图7aw.57.25在不同环境中抗侵染效应分析。R表示抗病基因型2/y,S表示感病基因型-2BassocFig.2.5TheeffectanalysisofQfh.njauiatedwithTypeIresistanceindifferentenviroments.RreresentsresistantenoteandSreresentssuscetibleenote.p,gypppgyp二()抗扩展的精确定位1、连锁分析-从530个南大24-19望水白重组自交系中共筛到137个在义UWW7427 Xw%7729区间发生重组的纯合重组株系。去除含有望水白FAW、的株系,得到24个仅在区段发生重组、在其他抗扩展QTL望-尸祕八厂祕2区段为感病。似25、水白基因型的重组体另外筛选辦.以FAW、F//W区段全部为南大2419基因型的NW010为抗病对照;在区段为望水白基因型,在凡W、尸灿2区段为南大2419基因型的NW494为感病对照。表2.4与抗扩展相关重组体的病小穗数/病轴长方差分析表Table.2.4ANOVAtableforNDSorLDRoftherecombinantsassociatedwithTeIIypresistance ̄-性状变异来源自由度平方和Tua-raitsSourceDfSumsofSquaresMeanSqre.FratioProb.基因型<Genot25564.23922.569652.1ype39.00000环境Environment314.1854.728338.18150.0001基因型x环境Genoxtype?〇82.45231.177892.03810.0023NDSEnvironment重复Rlicat.15eion103783640.3783640.654690.42p误差Error6336.4096057793.总变异Total190770.434基因型<Genotype25534.33221.373372.220.0001环境Environment33.673751.224584.13780.0097基x因型环境〇咖X7039.37240.5624631.90060.0052T…,LDREnvironment重复Relication11.0.0p.043671.043673526565误差Error6318.64470.295947总变异To6532■tal190.01 ̄-NW494-注:a基因型包括Tel型近等QTL重组体OR以Syp、抗病对照NWOI及感病对照在四个环境中对上述获得的24个近等QTL重组体以及抗、感对照材料进行TypeII型抗性的鉴定。对其表型进行多因素方差分析(表2.4),重复间表型差异不显著,不同基因型重组体间以及不同年份环境间表型均存在显著差异.4,并且基因型遇环境间存在显著的互作关系(表2),这说28 明田间实验条件控制的较好,所得实验结果真实可靠,小麦赤霉病扩展抗性表型受基因型和环境因素的共同影响、。对这些重组体及抗感对照材料的表型进行四个环境间的相关性分析,发现四个环境中的重组体表型显著相关(表2.5)。表2.5TypeII型QTL近等重组体四个环境间病小穗数/病轴长的相关系数Table2.5ThecorrelationcoeficientsforNDSandLDRoftheTeUERsacrossthefourypQenviroments2014PJ2015JP2016JP2016GH2014JP1.0000***2015JP0.91001.0000N〇******10.206JP0.9090.919010000*""**"2016GH0.8960092l〇01..8760.00002014JP1.0000***2015JP0.922010000.L〇R******2016JP0.92900.97101.0000"**“*"2016GH0.94000,95300.94401.0000***P注=1:在0.00水平上极显著相关分析上述24个与小麦赤霉病TypeII抗性相关的重组体以及抗、感对照材料的抗病表型频次分布,发现发现这些重组体在各年度均表现出双峰-2016JP特征不是很明显分布,尽管在有些环境中双峰(如NDS),但我们依然不难看出在各年份这些重组体可分为抗病和感病两大类(图2.6)。抗病类重组体病小穗数(NDS)在三年四次实验间的变幅分别为1.1士 ̄? ̄<、1212±0、、10.52.3±1.1.1±0...51.1±0.21.6±0.8.0±0.21.6±0.9,??、病轴长(031〇的变幅分别为0.2±0.81.4±1.20.2±0.51.1±2.0、0.7? ̄±1.11.6±1.4、0.2±0.51.6±1.5重组体的NDS的变幅分别为;感病类????、.±..±0.6、4.3±.5.±..±1.0±、±1.43226118536316.91.52.3.054士??2.1LDR的变幅分别为2..、.、..9±0651±0.74.0±176.6±1.635土,?5?0.7.8±0.9、3.3±1.55.0±1.2。四个环境间抗感两类重组体表型差异极显著(户<0.001)。29 丨 ̄^n1.r|w?ot-F」二t.o.寸」_s>s>AU寸HU三£HO02V899TI|11z0orH(N-z。9s?-二s寸^厂ar6【-三Ua-.tAjv寸」z|=Il-?寸i:,M-?00匚三0.N0- ̄誔+::-4:S0lo友I19寸|餵-op竣^9c^胳*oo8og啭rt^-I■一Ss>I三-S,d9dVDL.-ffeCOO99II石10寸oO(NAN500-?Vs」r三sN-ar?raa>|;>zI,IlU-L誔-「L00犮三.0繫^-— ̄^I:::--|+:-:娓0sosZlI090寸z■.胳o..e.啭a30.>L91oV工s>卜S>。B00.J|?s-J寸rtUiddcs三9If.fL?xeN匚|wf^P1o寸0^(N(Noo-0麽fssSa厂r剠^JL三lN3cclLti>^>|啭§_寸0一00餵s£^-辖o+::::?-4_So^2s:::銮o(Noo9寸rcss2「-垓恝^r?o丨^互.oo寸?0U三.sl丨―匚9氺三.sS_e>9|I三要?Ud|d匚寸fZ/f举1Z匸寸寸l1寸|娓-.oOO0eu.I(NII-匸sS3rZa三6dTz03x>卜l6>E三I>0寸l三.C-Ei>0Ai一.0<V1寸M3_I—4|+:::..:::9O00>I000寸vo寸3i73?§Q 利用定位于区间的28个分子标记对24个与小麦赤霉病TypeII型抗性相关的近等QTL重组体进行基因型分析,可将这些重组体划分为14种重组类型(图2.7)。抗病类重组体有6种,包括12个重组体;感病类重组体有8种,也包括12个重组体(图2.7)。分析全部14种类型重组体发现标记办/〇2/w与TypeII型抗性表型紧密连锁。,mcJ99-於wW)的基因型都来自于南大24当XM19时组体都表现为,重抗病。当,当该区段的基因型都来自于望水白时,重组体均表现为感病又Wwc办9的基因型来自南大2419,义z/w/?5刈的基因型来自于望水白时,重组体表型表现为抗、感分离。因此可将抗扩展定位于相距3.4cM的刈区间(图2.2图2.7)〇,W??I?==^Zt^^^53i5S^*irirrir^^r^irir^ir^irwirwgI||Ig§^*******........21lOO031r021l121l9R|******3^11.60.41.00.81.10.6R4^|35.33.86.65.44.94.74.64.6S5..1..4....914935243033453S16.3...9.34..14^.7|1430524393S ̄ ̄7135.44.14.84.44.84.33.54.3S ̄ ̄ ̄814.93.35.43.95....1375142S|94.63.44.74.2S1■110.0.7....153494531412.73.4S14.5.74.95.24.5.0..711131233S|******123i.9i.〇i.r〇.5i.4i.r1.20.9r|******#11.50.8I.r0.51.20.91.00.2R13I*******1.301.2091007.6R1.5...M.00**NW0.0.51011RNW4945.03.57.45.34.54.03.84.1S|11*图2.7与TypeII抗性相关的重组体的基因型和表型。红色方框与表型共分离。代=-表该类型重组体的表型和感病对照相比在P〇.〇5(/test。)水平上差异显著FihenobinaniihTIIriThg.2.7Genotypesandptypesofrecomtsassocatedwtypeesstance.e*redboxindicatesthemarkerscosegaratingwiththehenote.indicatesthatthereisapypsinifiiiiltlgicantdfferencenthephenotypebetweentherecombnantsandsusceptbeconro=-尸0.05/test.(,)31 "-〇-■NDS-RDNDS-SLDRRLDRS6.08.07〇50门TT6.0一-一_4〇l-—15.0rnTTQ^f,40S丄^:1R0U0;J2.0*?_**ilililil::1.1i,li.JiJ20I120P16GH14JP2015JP2016JP2016G14J2015JP2016JP20图2.8在不同环境中抗扩展效应分析。R表示抗病基因型S,表示感病基因型-fFig.2.8EffectanalysisofOfh.njau2BassociatedwithTypeIIresistanceindierentenviromentsiSribl..Rreresentsresstantenoteandreesentssusceteenotep,gypppgyp对上述与TypeII抗性相关的丨2个抗病重组体和12个感病重组体"/<01的表型进行分析发现抗病和感病两种类型差异极显著(.00)。与,未携带的重组体相比,携带的重组体的NDS5.4%、8.、71.5%、70LDR在三年四次实验中分别平均降低616%.2%,分别平均缩短76.3%、89.4%、76.5%、79.5%幅极为显著(图2.8)。,降这说明确实可以确实可以抑制赤霉菌在小麦穗轴中的上下提供对FHB的TeII抗性。扩展,为小麦yp2、关联分析1对195年的表型数据进行方差分析份小麦微核心种质,发现不同基因型间以及不同年份环境间表型均存在极显著的差异,并且基因型与年度环境间存在着显著的互作关系(表2.6),这表明TypeII型抗性主一要受基因型的影响。,同时环境因素会对赤霉病抗性表型造成定的影响119份微核心种质材料在五年环境中的表型进行相关性分析通过对这,发现其各个年度间相关显著(表2.7),结合方差分析的结果,我们不难发现,虽然环境因素可以造成年度之间材料表型值的较大变化,但是其一趋势在年与年之间是致的。也就是说基因型对小麦赤霉病TeII,yp的抗性在不同环境中的趋势是稳定的。32 表2.6119份微核心种质群体病小穗数/病轴长方差分析表Table2-.6ANOVAtableforNDSorLDRof119Minicorecollections性状变异来源备*度平方和FtFSTrairceuaresMeanSuare-ratoProbtsSoudfSumsofSqqFi基因型<Genotype1187373.5862.48835.5610.0001年份Year463.29415.82359.005<0.0001基因型X年份GtexYear3902231.55<enoyp.72183.25620.0001重复Relicat11461406.140.004pion.0.8009误差Error365641.3741.75719总变异Toa10001191.6tl2sWlGenotype118306225.949248.494<0.0001年份Year417.84294.460738.3363<0.0001基因型X年份?_GenotyexYear390629.8191.614923.018<0.0001DpLDR重复Relication11.51241.51242.82640.0936p误差Error365195.3110.535099总变异Total10004246.64219/表.71份微核心种质五个环境病小穗数病轴长的相关系数M-Table27ThelationcoefficientsfDSandt119incorecot.correorNLDRofheillecionsacrossfiveenviroments2008200920122013201420081.0000***20090.74801.0000…?“NDS20120.64100.46601.0000*********20130.73600.68600.77801.0000*"****"*"20140.84100.72000.67500.85801.000020081.0000***20090.75501.0000******LDR20120.62400.49101.0000*"……201307210.71071801.,000.0000**#*"""2040.812076100.6210.1.010.08340000***注=:在P〇.〇〇lf平上极显著相关利用Illumina90kiSelectSNP基因芯片对119份小麦微核心种质群33 体进行基因分型,共获得81,587个SNP标记。然后对这81,587个SNP标记进行过滤筛选,保留缺失数据小于5%、基因型频率大于3%的38695NP,个高质量S标记用于与抗扩展表型进行关联分析。利用TASSEL3.0软件对上述所得的38,695个高质量SNP标记和5年抗扩展表型进行关联分析。发现2B染色体上有17个SNP标记与抗赤霉病扩展表型显著相关14个SNP标记位于区间,其中,_7与抗赤霉病扩展表型相关最显著的SNP标记(p<10)的探针序列对应的URGIcontig序列位于URGI2BL遗传图谱94.88cM处(图2.9)。利用上文中构建的南大2419x望水白2B遗传图谱的标记序列,比对中国=春拼接序列数据库(hts/uri.vill.inr.frblat/p:/gersaesa/s?dbgroup=wheatall&rogramblastn)URGI序列的遗传图p,然后根据谱分析其与_-望水白2B遗传图谱的对应关系(图2南大2419.10)发现与表型相关,948R最显著的SNP标记(.8cM)距离SS325cM标记(9.)3cMom-约丨.6因此关联分析也可以将77./25定位于附,(^/彳/近。12I10^?2008LDRy^H2008NDS一A2009LDR_廣%9^X2009NDS^^r2012LDR3yjM參2012NDSI^^4-n!篇2013LDR-2013NDS-2014LDR”〇丨棚^ ̄ ̄ ̄^ ̄ ̄ ̄^ ̄ ̄0].,—1,,0.0020.0040.0060.0080.00100.00120.00140.00160.002BURGIeneticmagp图2.92B染色体SNP标记与抗赤霉病扩展性状的关联分析。横坐标的遗传图谱参照IWGSC(2014)。Fig.2.9AssociationofSNPmarkersonchromosome2BwithNDSorLDRinthefivefieldtrials.TheeneticmaisaccordintoIWGSC2014.gpg()34 Xwmc4741.6wmcn:\22S./;mXzmhU"CB0*2 ̄v/ ̄Xwmc24581-.01\tibg274Chr2BL8092608〇jjjlX2S?.--7^4Wf.r2Bl8?90〇S6iZ82.222ffg'^:23<hrJBS-572MJ,-JyHJ^.......JA赠(W.■—■-,:8^-4V/仏扪llZcl7A,邮广,Chr2BS-519〇1J,三AW如,M^卓."f-JWXwmcl02/\barcW27Chr2BL-7953726\'//?/^?| ̄Xb69.wr//>-r11S/,vrh/?c<r79479935A/?2Ch2BL42〇22' ̄.mh424C-0902/yy\:hr2BL88436z25V..A,?^99(hr2BL.8092907:工..■.b40y..^h19908-91g.06\wgrbl1Chr2BL808646\3.m">1.V/z/2,''.,;,r.7,,744X,02Ch2B.8--__.fA^y^:;_03 ̄-*'-*-*"zah'-*^zysr/wc^pp^-.I.〇"J'Xsl021m^/14\i1-VXmhSSO07.58\mal729C:hr2BL8076136__"zt/"gy,UAr\wgrbl〇7?g,;..1yvrb.7\\\gl080,.URGIeneticma'.gp'\wrbl081v\gXgwm47.4y-19Xmal0211g"^J\mal729gNW2Beneitcmagp9-2BURG图2.10南大241望水白染色体遗传图谱和Iconti的遗传图谱的比较。g-Fi.2.0iN19Whuibai2BiihURGIconiig1Comparsonanda24angsgenetcmapwttenetcggma.p三、小麦区段的共线性分析利用初定位区段内的全部28个标记分析该区段与TIMI群体2B染色体、水稻以及短柄草的共线性关系。结果发现在?-7;./2方区段和(^_ITMI群体2B染色体上均有定位的标记有w,如J2、、三2.丨1AD)5处个标记(图,与短柄草号染色体以/"及水稻4号染色体有很好同源性的有Aza77/?//99、A77/^272、AVgr/?仰、尥川2/w、*/7、Xwo/似2共六1B、处_7g个标记(图2.1C、D)。利用24n/99-南大19x望水白重组自交系群体我们将定位到AV/wc区间(图2.4,图2.7)。比较基因组学分析发现与水稻和短柄草具有共线性关系的最小区间为。该区间与水稻42437-号染色体的2210b31692434b区间以及短柄草5号染色体的,,p,,p-6b15329704b2464315区间具有很好的同源性盖约9Mb的物,,,覆,,pp理距离。35 ITMI2BRiceBdNW2BGeneticmaChr4Chr5GeneticmappcMcMbpbpJ2\474ymicj—1..8396246.—5614307-mnc223-._;X-v,mc…-,,/^n^A?.-V5;:LV/66j.,^X'?ml290.1g7rK.\hbg272/^’,-1。卿一,一?一〇、:!X-g?m5S.l1.8-1y\barc9=^'7??轉,.13466983:::=-H2224i71〇v^..以,_,......\w7S0S.--??-gp._0:3L66915329704^AVgr|.....\..fr,r--卿64?9ib_1;^T:'3I|A^5It;^7,'9903Xbd,779l^^J<14〇2〇49feCvJI;;^5 ̄"^—….……^-Xni7.4^gtt4-Xl022..1..niagj9.353801428XmaI2729194694gABCD图2.11小麦心25区段与ITMI群体2B染色体、水稻以及短柄草的共线性关-系。图中灰色方框为0/?.咖m25在各个图谱中所对应的最小区间。-Fig.2.11ThecollinearitoftheOfh.nau2BregionwithITMIchromosome2Btheyj,resondinreionofricechromosome4andBrachodiumchromosome5Thpggyp.egrayboxesarethemimumreingionsineachmap.讨论利用QIRs的策略(Pelemanetal.2005)两个抗赤霉菌侵入基因,只办/和已被精细定位(Xueetal.2010a;Xueetal.2011)〇利用相同的策略,Nairetal.(2015)对玉米抗条纹病毒基因MsW也进行了精细定位。利用连锁分析与关联分析相结合的方法,Chenetal.(2016)对与玉米粒重及籽粒大小相关的主效QTLyGW.仍进行了精细定位。本研究利用包含530个株系的南大24-19望水白重组自交系群体采用,QTL近等重组体的策略,对与小麦赤霉病TypeI和TypeII型抗性相关TL-T.25的主效Q//7TI〇/Aw进行了精确定位,将与小麦赤霉病ype抗性相关的定位于小麦2B染色体长臂的相距5.lcM的Xwmc办区间(图2.2,图2.4),将与TypeII抗性相关的部定2B34M的JfwwcV99-位于小麦染色体长臂的相距.c36 区间图2.2.。(,图27),这两个区间相互重叠同时利用关联分析的方法对与TypeII抗性的的定位的区间进行了验证,一发现关联分析的结果和连锁分析的结果致。在本研究中我们将与小麦赤霉病TypeI型抗性相关的Zwwc办区间图2.22.4TeII抗性相定位到(,图),将与yp-关的2所.25定位到Xwwc矽刈区间(图2.2.7《/仍/,图2)。但_是标记位于标记Zwwe办9和;^之间,我们仍不能确定该QTL区间内是存在一个抗病基因簇两个不同的基因分别提供,由Te一ypI和TypeII两种抗性,还是只存在个基同可以同时提供这两种赤霉病抗性。刘文星(2015)利用定位于区段的分子标记Zwmc卯9、Xwwc/729对159份小麦微核心种质以及74份苏mC499-2麦衍生系材料进行小麦赤霉病扩展抗性关联分析,发现Xw12bp等位变异与小麦赤霉病扩展抗性具有显著的关联性,本研究借助90kSNP芯片通过关联分析的方法在SSR标记Xw/wc办9(93.25cM)附近也一检测到个与TeII抗性相关的QTL(94.88cM图2.9图2.10)。yp)(,考虑到,抗侵入辦与标记心7027m、及以及4故-逆与ZwgrW财7共分离(图2.),抗扩展27|.?标记乃川共分/>离(图2.7),并且抗扩展位于标记Xwwc办9附近(图2.10),若在此区间提供这两种抗性的为同一个基因,则该基因极有可能位于相距一3.1cM的标记办9和标记之间,这有待于进步的研究加以验证。区间一抗病基因定位的遗传较大主要有两个原因:其因所,抗病基一处的区段可能是个重组热点区。许多研究表明抗病基因大多数位于重组热点区、尸/w36、等(Xueetal.2010aYahiaouietal.,如F//W;2004;Kratingeretal.2009)。在本研究中的定位区间依然比较大的原因主要是由于研究中使用群体的数量、标记的密度不够大。本研究仅用了530个重组自交系中的22或24个重组体,由于这些重组体遗传背景比较复杂,在去除影响抗性表型的其它QTL的同时,重组体一的类型也相对减少。在进步研究中可以利用近等基因系衍生的群体来减少背景的遗传干扰,增加重组体类型的数目,达到精细定位该QTL的目的(SalviandTuberosa2005)。随着SNP芯片技术的发展普通,,37 小麦A基因组和D基因组测序的完成、中国春Roche454序列的公布与拼接以及基因组草图的完成,使得有更多的技术支持和序列信息可以用一e来开发分子标记用于进步精细定位的研究(Wantal.2014Jiaetal.g;2013Lingetal.2013Brenchleetal.2012Alauxetal.2013。;;y;)本研究中我们以中国春454拼接序列为桥梁分析了伽-25区段与水稻4号染色体以及短柄草5号染色体的共线性关系4,发现该区间对应水稻号染色体和短柄草5号染色体约9Mb的物理区间,包含约1300个基因。这提示我们可以利用这一1300个基因的序列对该区间进行进步研究;另外2419-望水白90kSNP芯片位于,本实验室所构建的南大M区间的有239个SNP,目前本研究中已使用了其中5个SNP的探针序列开发了4个多态性分子标记并成功定位,在未来的研究中我们依然可以利用其余的SNP探针序列进行多态性标记的开发。虽然为小麦所提供的赤霉病抗性没有位于3B、4B以!2办况及5A染色体的小麦抗赤霉病主效QTL的强,但是辦.冰可同时提供TypeI和TypeII两种抗性(Xueetal.2010b)。在本研究中这两种抗性在各年度不同环境间均存在极显著的相关关系(表2.3,表2.5),抗性趋势稳定,这对于小麦抗赤霉病育种以及田间生产非常重要。因此,本研究为小麦抗赤霉病育种提供与抗病QTL紧密连锁的分子标记,有助于将有效得出应用于小麦抗赤霉病育种一,并在定程度一上解决我国小麦赤霉病抗源单的问题。38 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Session:IWGSCworksho7SetppBaiGHShanerGH2000InheritanceofresistancetoFusariumraminearumin,Ohm,()gt1-wheat.TheorAlGene00:18pp-BaiGShaner1:rosectsorcontro.PantDs:7766G994Scabofwheatflli7860,()ppBanTSuenaaK1997InheritanceofresistancetofusariumheadblihtcausedbE,g()gyramRCommun2-ginearuminwheat.Cereales5:727728-AnoBassamBJCaetanollesGGresshoffPM1991Fastandsensitivesilverstaininof,,()gDNAoacam-nideels.AnalBiochem196:8083iplyrylgK-BennettJWlichM2009Mcotoxins.ClinMicrobiolRev16:559565,()yBernardoABaK-iG,GuoP,XiaoGuenziACAoubiP2007Fusariumraminearum,,,y()gducedchanibriumh-ingesngeneexpressionetweenFusaeadblightresistantandsuscetb-pilewheatcultivars.FvrnctIntegrGenomics7:6977Ko-BernardoABaiGYuJlbFBockusWDonY2014Reistrationofnearisoenic,,,,,g()ggwinterwheatermlasmcontrastininforFusariumheadblihtresistance.JPlantgpggt-Regis8:106108-GuedfordBrowniraGGrifeKolbFMckendrAMurhJPSanDV2008,yC,,y,py,()Breed-ingfhbresistantsoftwinterwheat:progressandrospects.CerealResearchpatt6-CommunicionsSupplemen36:3135()RSM'AMBrenchleannalPfeiferMBarkerGLDAmoreRAllenMcKenzieNy,,,,,pg,,KramerM,KerhoraouA,BolserD,KayS,WaiteD,TrickMetal(2012)Analysisof-Nathebreadwheatgenomeusingwholegenomeshotgunsequencing.ture4917426-:70510()Bu-erstmarHBanTAndersonJA2009TLmainandmarkerassistedselectiony,g,()Qpp-forFhtresistanceinwheatPtB1126usariumheadblig:areview.lanreed28:BuerstmayrM,AlimariA,SteinerB,BuerstmayrH(2013)GeneticmappingofQTLfor_resistancetoFusariumheadblightspreadte2resistanceina7h"o/w(yp)dicoccoidesxTriticumdurumbackcross-derivedpopulation.TheorApplGenet—126:28252834CainongJC,BockusWW,FengY,ChenP,QiL,SehgalSK,DanilovaTV,KooDH,FriebeB,GillBS(2015)Chromosomeengineering,mapping,andtransferringofitttEtressanceoFusariumheadblighdiseasefromlymustsukushiensisintowhea.Theo-rAlGenet128111pp:0902740 -WuChenLLiYX,LiCXinWLiXJiaoFZhanXZhanDShiYSonYLi,,,Q,,,,g,g,g,YWanT20-16FinemainofGW4.05amaorTLforkernelweihtandsize,g()ppgq,jgQinmaize.BMCPlantBiol16:81JB-2007M6BCuthbertPASomersDrul6BabelAainofonchromosomeS:a,,()ppggenecontrollingFusariumheadblightfieldresistanceinbreadwheat(Triticum-aestivumL..TheorAlGenet114:429437)ppEshedY,ZamirD(1995)AnintrogressionlinepopulationofPewwe//"inthecumaonannofe-aocedltivatedtoteablestheidentificationdfinemappigildssiatTL.yQGenet-2ics141:1147116F-ThomsbenJBuckerES2003ttoirlintGarciaSAMlSrucureflinkagedisequilbium,y,()Annu-inlants.RevPlantBiol54:357374p--MMFlintGarciaSAThuilletACYuJ,PressoirG,RomeroSitchellSE,DoebleJ,,,y,KanMMBuckler-resovichSGoodmES2005Maizeassociationoulation:ahihpp,,()gresottttt-ltilutionlaformforuaniaivetrailocusdissection:Highresouonmaizepqassocat-4iionoulation.PlantJ44:1054106ppFengY,LuQ,ZhaiR,ZhangM,XuQ,YangY,WangS,YuanX,YuH,WangY,WeiX2016Genomewideassociationmainforrainshaetraitsinindicarice.Planta:()ppggp27198135GarvPo-MackinDFrterHBlankenheimZJ,ChaoSDillR2015Asontaneous,,5y()psegmentaldeletionfromchromosomearm3DLenhancesFusariimiheadblight.4ressance-inwhea.Genoe:488ittm58479Mor-GervaisLDedrverFlaisJYBodusseauVNereSBilousMGroosCTrottetM,y,g,,,,,2003ManofuanttatvetralociforfieldresistancetoFusariumheadblihtn()ppiiiitgigqan-Europeanwinterwheat.TheorApplGenet106:961970GuoJ,ZhangX,HouY,CaiJ,ShenX,ZhouT,XuH,OhmHW,WangH,LiA,HanF,WanLH-matgHKong2015ighdensityingofthemajorFHBresisancegene,()ppTh-Fhb7derivedfrominopyrumonticumanditsramidinwithFhblbmarkerppygyassTht12-istedselection.eorApplGene8:23012316GuptaPK,MirRR,MohanA,KumarJ(2008)Wheatgenomics:presentstatusandfuturetsIt-rosecJPt2pp.nlanGenomics008:136HandaH,NamikiN,XuD,BanT(2008)DissectingoftheFHBresistanceQTLontheshortarmofwheatchromosome2Dusingacomparativegenomicapproach:fromTLt1-Qtocandidaeene.MolBreed22:784g41 HuHB20-anXan14Naturalvariationsandenomewideassociationstudiesincrog,()gptARP-lansBo5:531551p.nnuevlantil6Wh-InternationaleatGenomeSequencingConsortiumIWGSC2014Achromsome()()baseddraftsequenceofthehexaploidbreadwheatriticumaestivumenome.(T)gScience345:1251788IsB-ananfordDeta2016NovelTLtttlamMSrownGuediraGVSl.associaedwihhe,,,()QFusariumt-headblightresisanceinTrumansoftredwinterwheat.Euphytica207:571592-Kurtus-JamanantiPJHollandB15TLmanntrouunTMBli,J20ppigighighhghpt,()QseMetsoBio284-uencinghodMll1:257285q.-Jeer-200MJVilaneaRollinsonSLH1Theuseoftheareaunderthediseaseroressg,j()pgcurve(AUDPC)toassessquantitativediseaseresistanceincropcultivars.TheorApplet102-^0Gen:32JiangGL,DongY,ShiJ,WardRW(2007)QTLanalysisofresistancetoFusariumheadblightinthenovelwheatgermplasmCJ9306.II.ResistancetodeoxynivalenolaccumutAt43-laionandrainieldloss.TheorlGene115:101052gyppJighlyA,OyigaBC,MakdisF,NazariK,YoussefO,TadesseW,AbdallaO,OgbonnayaFC2015Genome-eDArTSNPscanTLtttwidandforassociaedwihresistanceo()Qstriperust(Pucciniastriiformisf.sp.triticiineliteICARDAwheat(Triticum)T-aestivumLA12.)ermlasm.heorlGenet8:12771295gpppJinF,ZhangDD,BockusW,BaenzigerPS,CarverB,BaiGH(2013)FusariumHeadBlightResistanceinUSWinterWheatCultivarsandEliteBreedingLines.CropSci53^:20062013K6hlJ,PostmaJ,NicotP,RuoccoM,BlumB(2011)Stepwisescreeningofanismsforcommercl-microorgialuseinbioogicalcontroloflantathoenicfonippggriail-andbacte.BoControl57:112KosambiDD1944Theestimationofmadistancesfromrecombinationvalues.Ann()pEuen-12:172175gKrat-McFaddeninerSGLaudahESSielmeerW,SinghRPHuertaEsinoJ,H,g,g,py,pBossoliniE,SelterLL,KellerB(2009)AputativeABCtransporterconfersdurablerestancetotatS5919-ismuliplefunglathoensinwhea.cience323:13601363pg()KuboK,KawadaN,NakajimaT,HirayaeK,FujitaM(2014)FieldevaluationofresistancetokernelinfectionandmycotoxinaccumulationcausedbyFusariumhead42 JaTri-blightinwesternpanesewheatticumaestivumL.cultivars.Euh^tica200:81)pj(93-LehoczkK-HAtBtVMirsakSSzaboever,TohB,K6taiCarokT,araFaradLj,,g,y,MesterhazyA2010PreventionofFusariummcotoxincontaminationbbreedin()yygandfungicideapplicationtowheat.FoodAdditContamPartChemAnalControlExA-poRiskssess27:616628LeslieJ,SummerellB(2006)FusariumraminearumSchwabe.In:FusariumLaboratorgymanuaackwePubsLAmesIowa-17180l.Bllllihingtd,USA,6”,pLiC,ZhuH,ZhangC,LinF,XueS,CaoY,ZhangZ,ZhangL,MaZ(2008)MappingQTLsassociatedwitjiFusarium-damagedkernelsintheNanda2419xWangshuibaiout-pplaion.Euphytica163:185191LiLLiHLiYanXZhenDWarburtonMChaiYZhangPGuoYYanJ,LiJ,,,,Q,g,g,,,-An11binsertioninZeamaysfatbreducesthealmiticacidcontentoffattacidsinppymaizegrain.PLoSOne6:e24699LinF,KongZX,ZhuHL,XueSL,WuJZ,TianDG,WeiJB,ZhangCQ,MaZQ(2004)MappingassociatedwithresistancetoFusariumheadblihtintheNanda2419xQTLgWanshu-ibaioulation.I.TeIIresistance.TheorAlGenet109:15041511gppypppLincolnSE,DalyMJ,LanderES(1992)ConstructinggeneticmapswithMAPMAKER/EXPVersion3.0.TechnicalReport,3rdedn.WhiteheadInstitute,Cambridge,MALingHQ,ZhaoS,LiuD,WangJ,SunH,ZhangC,FanH,LiD,DongL,TaoY,GaoC,WuH,LiY,CuiY,GuoX,ZhengS,WangBetal(2013)DraftgenomeofthewheatA-enomeroen-gpgitorTriticumurartu.Nature4967443):8790(LiT,BaiG,WuS,GuSL(2011)Quantitativetraitlociforresistancetofusariumheadbtt2-lighinaChinesewhealandraceHaiyanzhong.TheorApplGenet12:14971502LiT,BaiG,WuS,GuS(2012)QuantitativetraitlociforresistancetoFusariumheadb-2lightintheChinesewheatlandraceHuangfangzhu.Euphytica185:9310LiuRH,MengJL(2003)MapDraw:amicrosoflexcelmacrofordrawinggeneticlinkagemastY5317-pbasedoniveneneticlinkaedaa.iChuan2:321gggLiuS,AbateZA,McKendryAL(2005)InheritanceofFusariumheadblightresistancein-thesoftETAeetTheor110454461redwinterwheatrnie.heorpplGn:43 MKAL-LiuSGriffeCAHallMDcendrChenJBrooksWSBrownGuediraGVan,y,,y,,,,SanfordD,SchmaleDG(2013)MolecularcharacterizationoffieldresistancetoFusariumheadblightintwoUSsoftredwinterwheatcultivars.TheorApplGenet262485-1:2498LiuS,ZhangX,PumphreyMO,StackRW,GillBS,AndersonJA(2006)Complexmicrocolinearityamongwheat,rice,andbarleyrevealedbyfinemappingoftiiegenomicregionharboringamajorQTLforresistancetoFusariumheadblightinatFunctInteenomcs-r:83whe,gGi689--LuSEdwardsMC2016Genomewideanalsisofsmallsecretedcsteinerichroteins,()yypidentifiesc肪出dateefectorproteinspotentiallyinvolvedinFweatons-nteractPtoathoo:117whii.hyplgy106666LiuZH,XuM,XiangZP,LiX,ChenWQ,LuoPG(2015)RegistrationoftheNovelWheatLinesL658,L693,L696,andL699,withResistancetoFusariumHeadBlight,Mild-StripeRustandPowderew.JPlantReist9:121124,ygMahukuG,ChenJ,ShresthaR,NarroLA,GuerreroKV,ArcosAL,XuY(2016)CombinedlinkageandassociationmaingidentifiesamaorTLppjQtt-conferrinarsocomlexTAt1217229resistanceinmaize.heorlGene9:121gppppMaZQ,SorrellsME(1995)Geneticanalysisoffertilityrestorationinwheatusingrestr-ictionframentlengtholmorphisms.CroSci35:11371143gpypMaZQ,XueSL,LinF,YangSH,LiGQ,TangMZ,KongZX,CaoY,ZhaoDM,JiaHY,ZhangZZZhanLX2008MainandvalidationofscabresistanceTLsinthe,g()ppgQxNanda2419Wangshuibaipopulation.CerealResCommun36Sulementum(ppB4-25:251)MaZ,ZhaoD,ZhangC,ZhangZ,XueS,LinF,KongZ,TianD,LuoQ(2007)Molecular-geneticanalysisoffivespikerelatedtraitsinwheatusingRILandimmortalizedF2tMt-populaions.olGeneGenomics277:3142McCartneyC,SomersD,FedakG,DePauwR,ThomasJ,FoxS,HumphreysD,LukowO,SavardM,McCallumB(2007)TheevaluationofFHBresistanceQTLsintrogressedteteanadansermasmMoecuar-inoliCirinwheatlllBreedin20209221g.g:pgpMcMullenMD2003uantitativetraitlocusanalsisasaenediscovertool.Methods()QygyMo-lBiol236:141154MesterhazyA(1995)TypesandcomponentsofresistancetoFusariumheadblightof114-wheatPlant:377386Breed44 MiedanerT,WildeF,SteinerB,BuerstmayrH,KorzunV,EbmeyerE(2006)Stackingum-qititativetraitlociQTLforFusariumheadblightresistancefromnonadapted()sourcesinanEuropeanelitespringwheatbackgroundandassessingtheireffectsoneoxaenoDONcontent-dnivllanddiseaseseveritTheorAlGenet112562y.:569()yppM-iedanerTKorzun2012Markerassistedselectionfordiseaseresistanceinwheatand,()bartt2560-leybreedin.Phoaholo10:566gypgyMillerJ,YounJSamsonD1985DeoxnivalenolandFusariumheadblihtresistanceg,p()ygPtt11335-367inspringcereals.hoahol:9ypMuLohwaaelAP-addasiHsserUNMBQmerillenKRoderMS2016GenomeqQ,,g,,()WideAssociationMappingofAntherExtrusioninHexaploidSpringWheat.PLoSOne11:eO155494NairSK,BabuR,MagorokoshoC,MahukuG,SemagnK,BeyeneY,DasB,MakumbiD,LavaKumarP,OlsenM,BoddualliPM2015FinemainofAfev7,amaorTLp()ppgjQforresistancetomaizestreakvirusleadstodevelopmentofproductionmarkersforbreed-inipelines.TheorApplGenet128:18391854gpNWY-ieDMOuanYDanXZhouWHuCGaoJ2013Genomewideanalsisof,,,,ygg,()y--endospermspecificenesinrice.Gene530:236247gNiwaS,KuboK,LewisJ,KikuchiR,AlaguM,BanT(2014)VariationsforFusariumheadblihtresistanceassociatedwithenomicdiversitindifferentsourcesoftheggy“t-resistanwheatcultivarSumai3'BreedSci64:9096NoveroskeAJ,WiseK(2014)Optimizingfungicideapplicationtimingtocontrol-FusariumHeadBlihtinwinter.hlgwheatPytopathoogy104:173174-Kur-OlukoluBATracyWFWisserRDeVriesBBalinttiPJ2016AGenomeWide,,,,()AssociationStudyforPartialResistancetoMaizeCommonRust.PhytopathologyPHYT011150305ROrauzieNCRikkerinkEHAGardinerSEilvaHND2007AssociationMaining,,S,()ppg-Plants.SpringerVerlagNewYorkPaillardS,SchnurbuschT,TiwariR,MessmerM,WinzelerM,KellerB,SchachermayrG2004TLanalsisofresistancetoFusariumheadblihtinSwisswinterwheat()QygTititiLTeor-rcumaesvumhAlGenet109:323332(..pp)PalazziniJM,AlberioneE,TorresA,DonatC,KohlJ,ChulzeS(2016)BiologicalcontrolofFusariumgraminearumsensustrictocausalaentofFusariumheadblihtof,gg45 wheatusinformulatedantaonistsunderfieldconditionsinArentina.BiolControl,ggg94-1:566PaulP,NagD,ChakrabortyS(2016)Recombinationhotspots:ModelsandtoolsforDNA-detection.Repair40:4756PelemanJD,WyeC,ZethofJ,S0rensenAP,VerbakelH,vanOeverenJ,GeratsT,vanderVoortJR2005uantitativetraitlocusTLisoenicrecombinantanalsis:a()Q(Q)gy-methodforhighresolutionmainofTLwithinasinleoulation.GeneticsppgQgpp-171:13411352PhamKAbd-HHRoerBoerH2013FATMcNallelaleemmaLiZinemainand,,g,,y()ppgtt-idenificaion-ofcandidategenescontrollingtheresistancetosouthernrootknott-nemaodeinPI96354.TheorApplGenet126:18251838PratN,BuerstmayrM,SteinerB,RobertO,BuerstmayrH(2014)CurrentknowledgeonMo-resistancetoFusariumheadblightintetraploidwheat.lBreeding34:16891699PumphreyMO,BernardoR,AndersonJA(2007)ValidatingtheQTLforFusariumheadb-lightresistanceinnearisoenicwheatlinesdevelopedfrombreedingoulations.gppCroSc-206i47:200pQiLL,PumphreyMO,FriebeB,ChenPD,GillBS(2008)MolecularcytogeneticcharacterizationofalienintrogressionswithgeneFhb3forresistancetoFusariumheadtsTheorAet1171155-11blighdieaseofwheatpplGen:66RichardMM,PfliegerS,SevignacM,ThareauV,BlanchetS,LiY,JacksonSA,Gef&oyV204-1FinemainofCoxananthracnoseresistanceenetoahihlvirulent()ppg,ggystranofCoetotrchumemuthanumcommonean.TheorAenetillilindiinbpplG-127:16531666RaeA,HowellEJ,KearseyMJ(1999)MoreQTLforfloweringtimerevealedbysubstitutBHit83586-596ionlinesinrassicaoleracea.eredy:RoderMS,KorzunV,WendehakeK,PlaschkeJ,TixierMH,LeroyP,GanalMW(1998)Amicrosatellitemaof-pwheatGenetics149:200723SalamehA,BuerstmayrM,SteinerB,NeumayerA,LemmensM,BuerstmayrH(2011)EfectsofintrogressionoftwoTLforfUsariumheadblihtresistancefromAsianQgsr-pingwheatbymarkerassistedbackcrossingintoEuropeanwinterwheaton-fusariumheadblihtresstanceieldandualittratsMoBd2:5ii.lree848494g,yqySalviS,TuberosaR(2005)TocloneornottocloneplantQTLs:presentandfuturecha—llenesTrendsPlantSci10:297304g.46 Grodz-SambrookJWilliamsJSharPA,ickerT1975Phsicalmainoftemerature,pygp,()ppsenstemutatonsofadenovirusesMolBiol-i:ivi.J3936990SchroederHChristensenJ1963Factorsaffectinresistanceofwheattoscabcauseb,()gyerellatt-Gibbzeae.Phyopah53:831838SchweigerW,SteinerB,AmetzC,SiegwartG,WiesenbergerG,BerthillerF,LemmensM,JiaH,AdamG,MuehlbauerGJ,KreilDP,BuerstmayrH(2013)TranscriptomiccharacterizationoftwomaorFusariumresistanceuantitativetraitlociTLsFhblj(Q),q-—andhs.ia5Aidentifiesnovelcandidateenes.MolPlantPathol14:772785Qff9gSiL,ChenJ,HuangX,GongH,LuoJ,HouQ,ZhouT,LuT,ZhuJ,ShangguanY,ChenE,GongC,ZhaoQ,JingY,ZhaoY,LiY,CuiL,FanD,LuY,WengQ,WangY,ZhanQ,LiuK,WeiX,AnK,AnG,HanB(2016)OsSPL13controlsgrainsizein-cultivatedrice.NatGenet48:447456SnidersCPerkowskiJ1990Efectofheadblihtcausedbcw/zworw/wonj,()gyttt-oxinconenandweihtoftt566570gwheakernels.Phytopah80:rsDJaacPEdwardsK2004A-ensSomeIshiditmicrosatelliteconsensusmafor,ghy,()preaeaititiL-bd.TrAenet109111114whtTrcumaesvum.heopplG:05()SongQJ,ShiJR,SinghS,FickusEW,CostaJM,LewisJ,GillBS,WardR,CreganPB2005DevelomentandmainofmicrosatelliteSSRmarkersinwheat.Theor()pppg()AGt1150-560pplene0:5SteinerB,LemmensM,GriesserM,ScholzU,SchondelmaierJ,BuerslinayrH(2004)MolecularmappingofresistancetoFusariumheadblightinthespringwheatcultivarFron-tana.TheorAlGenet109:215224ppSuzukiTSatoMTakeuchiT2012EvaluationoftheeffectsoffiveTLreionson,,()QgFusariumheadblightresistanceandagronomictraitsinspringwheat(Triticumaest1—17ivumL..BreedSci62:1)TaoY,JiangL,LiuQ,ZhangY,ZhangR,IngvardsenCR,FreiUK,WangB,LaiJ,LubberstedtTXuM2013Combinedlinkaeandassociationmainreveals,()gppgcandidatesforScmvlamaorlocusinvolvedinresistancetosuarcanemosaicviras9jgSCMVinmaize.BMCPlantBiol13:162()TenaillonMI,SawkinsMC,LongAD,GautRL,DoebleyJF,GautBS(2001)PatternsofDNAsequencepolymorphismalongchromosome1ofmaize(Zeamaysssp.maysL.).ProcNatAcadSciUSA-l98:9161647 ToAKoMMoK-radaikechidaOiharaY2006SSRbasedlinkagemawithnew,,,g()pmarkersusinganintraspecificpopulationofcommonwheat.TheorApplGenet1121-11:04205VonDerOheC,EbmeyerE,KorzunV,MiedanerT(2010)Agronomicandqualityttcrossouat-performanceofwinerwheabackpplionscarryingnonadaptedFusariumhTLCr-headblitresistanceoSci50:22832290g.QpWallJDStevisonLS2016Detectinrecombinationhotsotsfromaternsoflinkae,)gppg(-53diseuilibrium.G3GenesGenomGenet,doi:10.14/g3.116.029587qWangS,WongD,ForrestK,AllenA,ChaoS,HuangBE,MaccaferriM,SalviS,MilnerSG,CattivelliL,MastrangeloAM,WhanA,StephenS,BarkerG,WiesekeR?PlieskeJInternationalWheatGenomeSeuencinConsortiumLillemoMatherD,,;qg,MA-KoroelsRDolferasRBrownGuediraG,lA,AkhunovaARFeuilletCSalseJpp,,,,,MorganteM,PozniakC,LuoMC,DvorakJ,MorellM,DubcovskyJ,GanalM,TuberosaR,LawleyC,MikoulitchI,CavanaghC,EdwardsKJ,HaydenM,AkhunovE2014ttttus-tCharacerizaionofolloidwheaenomicdiversiinahihdensi()pypgyggyttJourna12-90000SNParra.PlanBioechnolol:787796,ygyWildeF,KorzunV,EbmeyerE,GeigerHH,MiedanerT(2007)Comparisonofhenoticmarker-slforFhlihtidDONpypandbasedeectionusariumeadbgresstanceancontentMoBreed1-nsnwheat:357370iprig.l9WildeF,SchdnCC,KorzunV,EbmeyerE,SchmolkeM,HartlL,MiedanerT(2008)--rkerbasedintroductonoftreeuantitativetraitcconferresstancetoMaihqloiringiFusariumheadblightintoanindependentelitewinterwheatbreedingoulation.ppTheor-ApplGenet117:2935XueS,LiG,JiaH,XuF,LinF,TangM,WangY,AnX,XuH,ZhangL,KongZ,MaZ2010aFinemainFhb4amaorTLconditioninresistancetoFusarium()ppg9jQgTLT-infectioninA121141breadwheatriticumaestivum..heorlGenet:756()ppXueS,LiG,JiaH,LinF,CaoY,XuF,TangM,WangY,WuX,ZhangZ,ZhangL,-KonZMaZ2010bMarker-asstmenttgiseddeveloandevaluaionofnearisoenic,()pgTLeaB25397-405linesforscabresistancesofwht.Molreed:QXueS,XuF,TangM,ZhouY,LiG,AnX,LinF,XuH,JiaH,ZhangL,KongZ,MaZ2011PrecisemainFhb5,amaorTLconditioninresistancetoFusarium()ppgjQgTtitiLT-infectioninA123110breadwheatricumaesvum..heorlGenet:05563{)ppXueS,ZhangZ,LinF,KongZ,CaoY,LiC,YiH,MeiM,ZhuH,WuJ,XuH,ZhaoD,Ma-TianDZhanCZ2008Ahihdensitintervarietalmaofthewheatenome,g,()gypg48 enrichedwithmarkersderivedfromexpressedsequencetags.TheorApplGenet1-17:181189YahiaouiN,SrichumpaP,DudlerR,KellerB(2004)GenomeanalysisatdifferentploidylevelsallowscloningoftheowdermildewresistanceenePm3bfromhexaloidpygpwheatPant4-lJ37:52838.()YangZP,GilbertJ,SomersDJ,FedakG,ProcunierJD,McKenzieIH(2003)MarkerasssteseectonofFusariumbtresistanceenesntwobledaoidliheadlighgidouhplidouationswheat-ofoBreed12:30317pplMl9ZhanXPanHai2012uantitativetraitlociresonsibleforFusariumheadblihtg,,BG()QpgresBT49-istanceinChineselandraceaishanyuehuang.heorAplGenet125:5502pZhouMP,HaydenMJ,ZhangZY,LuWZ,MaHX(2010)Saturationandmappingofamaorusariumheadblihtresistancechromosome3ofSui3whea.jFgQTLonBSmatJAene-t51:1925pplGZhouW,KolbF,BaiG,ShanerG,DomierL(2002)Geneticanalysisof^cabresistancew-27QTLinwheatithmicrosatelliteandAFLPmarkers.Genome45:7197ZhuC,GoreM,BucklerES,YuJ(2008)StatusandprospectsofassociationmappinginPt15-20lants.lanGenome:pZhuH,GilchristL,HayesP,KleinhotA,KudmaD,LiuZ5PromL,StefFensonB,TooindaTVivarH1999Doesfunctionfollowform?PrincialTLsforFusariumj,()pQheadblight(FHB)resistancearecoincidentwithQTLsforinflorescencetraitsandantetoubed-oouationofareTeorAene-nat99:1221plhighidlhaplidpplbly.hpplG1232ZhouZ,ZhangC,ZhouYHaoZ,WangZ,ZengX,DiH,LiM,ZhangD,YongH,ZhangJL-SWeniX2016Geneticdissectionofmaizeplantarchitecturewithanultra,g,()highdensitybinmabasedonrecombinantinbredlines.BMCGenomics17:178pZhangJ,KuLX,HanZPGuoSL,LiuHJ,ZhangZZ,CaoLR,CuiXJ,ChenYH(2016)ThZ-emCLA4eneintheLA4lTLcontrolsleafangleinmaizeZeamasL..JgqQ(y)ExBot-65p:50635076ZhengZ,MaJ,StillerJZhaoQ,FengQ,ChouletF,FeuilletC,ZhengYL,WeiY,HanB,YanMannersML20-cGJiuC15FinemainofalareeffectTLonferrin,,()ppggQgFusariumcrownrotresistanceonthelongarmofchromosome3Binhexaploidwheat.BMCGenomics16:85049 全文总结1、利用缺失定位的EST、小麦与水稻及短柄草的共线性关系和南大2419-望水白90kSNP芯片探针序列开发了5个与紧密连锁的分子标记,结合2B染色体上原有的23个在南大2419和望水白间有多态的分子标记。,构建了区段高密度遗传图谱2、借助QIRs的策略分别将抗侵入和抗扩展精确定位于相-互重叠的相距5.1cM的hwc办P义区间和相距3.4cM的-Xwwc办9-及区间。同时利用南大2419望水白90kSNP芯片进行了关联分析,并对的抗赤霉病扩展性进行了验证。3、根据定位于区段的标记的序列信息及这些标记所在的URGIcontig序列信息,分析了该区段与水稻和短柄草的共线性关系,一结果发现该区段的标记顺序在小麦、水稻和短柄草基因组中完全致,该区间对应水稻4号染色体和短柄草5号染色体约9Mb的物理区间。51

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