本文選題：小麥條銹病 + Yr26　； 參考：《西北農(nóng)林科技大學(xué)》2017年博士論文

【摘要】：小麥條銹病是影響世界小麥安全生產(chǎn)的重要病害。培育抗病小麥品種是有效控制條銹病的最為經(jīng)濟(jì)的措施。系統(tǒng)開展小麥抗病關(guān)鍵R基因克隆研究,探究其在免疫反應(yīng)網(wǎng)絡(luò)中所處的位置和功能,將有助于了解小麥抗病的本質(zhì)。小麥抗條銹基因Yr26因其優(yōu)良的抗病能力在中國被廣泛應(yīng)用。本課題組前期圍繞Yr26進(jìn)行大量的基礎(chǔ)工作:構(gòu)建BAC文庫;完成較為精細(xì)的遺傳定位;構(gòu)建小麥-條銹菌互作RNA-seq數(shù)據(jù)庫。但Yr26位于著絲粒區(qū)域,仍需繼續(xù)開發(fā)標(biāo)記進(jìn)行圖位克隆。另外,絕大多數(shù)的成株期抗病性都具有持久抗性特點(diǎn),開展小麥成株期廣譜抗病QTL挖掘、鑒定和定位,實(shí)現(xiàn)抗條銹基因的多樣化,為抗病品種合理利用及制定抗病育種新策略提供重要的理論依據(jù)。本課題組前期先后征集了1980份農(nóng)家種及國外小麥種質(zhì)和約2000份國內(nèi)主栽品種和高代系材料并進(jìn)行多年多點(diǎn)的抗病性鑒定,篩選出一批成株期表現(xiàn)良好且穩(wěn)定的抗源。針對于此,本研究主要從兩方面開展:首先以攜帶Yr26的載體材料92R137及其近等基因系NIL-R分別與感病材料揚(yáng)麥5號、Avcet S和NIL-S雜交構(gòu)建了不同世代的遺傳作圖群體,并通過甲基磺酸乙酯(EMS)誘變Yr26載體材料構(gòu)建突變體庫;第二以成株期抗條銹材料Napo 63、03031-1-5 H62、P10057和Friedrichswerther與感病材料Avcet S、銘賢169和部分國內(nèi)主栽品種雜交構(gòu)建遺傳群體。圍繞這些遺傳群體進(jìn)行了相關(guān)研究,主要結(jié)果如下:一、基于BSR-seq及芯片技術(shù)構(gòu)建Yr26的高密度圖譜及候選基因分析(1)運(yùn)用集群分離分析(Bulked segregant analysis,BSA)策略,在揚(yáng)麥5號×92R137的273個(gè)F8代重組自交系群體(Recombinant inbred line,RILs)YRF8RILs中構(gòu)建抗感池,進(jìn)行RNA混池轉(zhuǎn)錄組測序(BSA RNA-Seq,BSR-Seq),從中分析挖掘530個(gè)與Yr26連鎖的SNP;另外,用YRF8RILs、Avocet S×92R137 154個(gè)F7代(ARF7RILs)、近等基因系NIL-S(-Yr26)×NIL-R(+Yr26)1056個(gè)F6代(NIL-SRF6RILs)三個(gè)不同雜交組合的群體分別構(gòu)建超級DNA混池并進(jìn)行小麥的iSelect 90K和660K芯片的測定,共挖掘252和1745個(gè)與Yr26連鎖的SNP。(2)將上述SNP比對到中國春小麥1.0版本的參考基因組上,獲得其染色體物理位置,通過統(tǒng)計(jì)SNP的密度,即單位距離內(nèi)所含SNP數(shù)目迅速鎖定Yr26所在區(qū)域,并結(jié)合競爭性等位基因特異性PCR標(biāo)記(Kompetitive Allele Specific PCR,KASP)分型技術(shù),對SNP進(jìn)行驗(yàn)證并用于大群體(超過12000株NIL-SRF2單株)精細(xì)作圖,最終將Yr26定位在KASP標(biāo)記WRS303和WRS351之間,約0.03cM。(3)利用水稻、短柄草和小麥基因組信息對目標(biāo)區(qū)域內(nèi)進(jìn)行候選基因預(yù)測分析,在約1.0mb范圍內(nèi),共有兩個(gè)與抗病有關(guān)的基因,一個(gè)是類受體激酶(receptor-likekinase,rlk),另一個(gè)基因含有抗稈銹基因sr35部分結(jié)構(gòu)。這兩個(gè)基因?qū)⒆鳛楹笃谘芯康闹攸c(diǎn)。(4)使用共分離的kasp標(biāo)記對264份自然群體進(jìn)行單倍型分析,共有2個(gè)標(biāo)記(wrs467和cm1135)通過組合可有效區(qū)別yr26與其他位點(diǎn),可用于分子標(biāo)記輔助選擇育種。運(yùn)用bsr-seq和芯片并結(jié)合kasp分型技術(shù),迅速將yr26定位并挖掘出大量的連鎖snp信息,與之前的定位相比,大大提高了效率和準(zhǔn)確性,為以后圖位克隆小麥基因及標(biāo)記開發(fā)提供了借鑒和參考。二、yr26突變體庫的構(gòu)建及感病突變體的鑒定構(gòu)建六倍體yr26載體材料92r137和揚(yáng)麥158近等基因系y158+yr26(nbc6-23)的突變體庫,其中92r137的m6代2150個(gè)家系,m2代2754個(gè),nbc6-23的m2代有2697個(gè)。通過接種條銹小種cyr32,共鑒定出9個(gè)獨(dú)立起源于m1代的感病后代,并利用ssr標(biāo)記和芯片對其遺傳背景進(jìn)行評估確認(rèn),這些感病突變體為后面的候選基因驗(yàn)證提供了保障。三、普通小麥條銹病成株期抗性qtl定位本研究通過溫室及田間多年鑒定,普通小麥材料napo63、03031-1-5h62、p10057和friedrichswerther具有典型的成株期抗性。利用bsa策略結(jié)合芯片技術(shù)成功在avcets/napo63、avcets/03031-1-5h62、avcets/p10057、銘賢169/p10057和銘賢169/friedrichswerther群體中挖掘到與抗病相關(guān)的snp,并采取與yr26同樣手段開發(fā)相應(yīng)的kasp標(biāo)記用于基因分型,采用完備區(qū)間作圖法成功的定位了與抗條銹有關(guān)的主效qtl(quantitativetraitloci):yrh62、qyrnap.nwafu-2bs、qyrlov.nwafu-2bs、qyrlov.nwafu-3bs和qyrfri.nwafu-6bl。其中qyrnap.nwafu-2bs與其他來自國際玉米小麥改良中心(cimmyt)的種質(zhì)上所攜帶的2bs上的抗病基因或qtl可能屬于同一基因或等位基因。目標(biāo)區(qū)間內(nèi)候選基因分析表明,小麥基因traes_2bs_2b483208e注釋為糖基轉(zhuǎn)移酶基因(glycosyltransferase),這很有可能與植物的抗病相關(guān)。根據(jù)材料來源、抗譜分析、分子檢測以及相對位置的比較,yrh62不同于1b上其他基因或qtl,很可能是一個(gè)新的基因。候選基因分析表明,小麥基因traes_1bl_d48c0be54可能行使核轉(zhuǎn)運(yùn)功能,traes_1bl_869ed1456基因可能編碼糖激酶,這兩類基因都很有可能與植物的抗病相關(guān)。同樣通過系譜分析和分子檢測結(jié)果表明,qyrfri.nwafu-6bl與6b上其他已知基因不同,可能是一個(gè)新的抗病位點(diǎn)。利用qyrlov.nwafu-2bs和qyrlov.nwafu-3bs連鎖標(biāo)記成功在鄭麥9023/p10057的140個(gè)f2:3群體得到檢驗(yàn),說明利用kasp標(biāo)記進(jìn)行標(biāo)記輔助選擇是可靠的。本研究通過bsa結(jié)合bsr-seq和芯片測序并利用kasp技術(shù),快速、高效的對小麥抗條銹基因進(jìn)行了精細(xì)定位,為后續(xù)小麥中的主效基因或QTL的精細(xì)定位與克隆提供了有價(jià)值的借鑒與參考。同時(shí)利用分子標(biāo)記在后代群體中選出農(nóng)藝性狀良好且有抗性或基因聚合的中間型材料,為培育具有持久抗病性的小麥新品種奠定了基礎(chǔ)。
[Abstract]:Wheat stripe rust resistance gene Yr26 has been widely used in China . In this study , two markers ( wrs467 and cm113c ) were used to determine the genetic background of wheat . The results showed that the two genes could be used in the selection breeding of wheat gene and marker .
【學(xué)位授予單位】：西北農(nóng)林科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：S435.121.42
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本文編號：1918438