本文關(guān)鍵詞：小麥抗白粉病基因Pm40的分子標記定位與同源共線序列片段分析

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【摘要】：以小麥為食物的人口占世界人口的40%,小麥為這些人供應(yīng)了20%的能量和蛋白質(zhì)。隨著小麥半矮稈品種的增加、氮肥施用量的增大和全球氣候變暖,白粉病帶來的風(fēng)險日漸嚴重,過去十年中,在中國幾個重要栽培小麥的區(qū)域中已經(jīng)上漲為主要病害,造成的損失甚大。因此,應(yīng)從根本上控制白粉病的流行與危害,即培育和種植抗病品種,對確保國家糧食安全具有重大意義。目前,已經(jīng)發(fā)現(xiàn)50個位點的79個正式命名的小麥抗白粉病基因,但僅有Pm3b、Pm21相關(guān)基因STPK-V、Pm38得到了克隆�？共』虻目寺〔粌H可以加快小麥抗白粉抗病基因的研究進展,而且也可以加速抗病基因的利用。小麥抗白粉病基因Pmm40對當(dāng)前很多流行小種都表現(xiàn)出高抗反應(yīng),比如山東壽光-3、山東平邑-3和河南新鄉(xiāng)-3等。因此,深入研究該基因就顯得十分必要。本課題組前期研究發(fā)現(xiàn),Pm40基因被定位在小麥7B染色體的短臂上,篩選了5對與該基因連鎖的微衛(wèi)星分子標記,并被確定在Xwmc335與Xwmc297之間,該結(jié)果報道的Pm40基因的遺傳位置所用到的分子標記,尚不能達到進一步利用其進行篩選Pmm40候選基因,并最終對Pm40完成克隆。本研究以含有基因Pm40的小麥抗白粉病材料L693與感白粉病材料L1034雜交獲得的F2后代和F2：3家系為作圖群體,主要利用EST-STS分子標記技術(shù)及比較基因組學(xué)的方法,對小麥抗白粉病基因Pm40進行EST-STS分子標記定位,尋找Pm40基因所在染色體區(qū)段與二穗短柄草、水稻、高粱基因組的同源共線性關(guān)系,為Pm40基因的同源克隆打下基礎(chǔ)。本研究主要獲得以下幾個方面的研究成果：1、抗病親本L693與感病親本L1034進行雜交,對構(gòu)建的F2群體、F2:3家系的基因型進行了苗期(利用Bgt E28接種)與成株期的白粉病抗性基因型的鑒定。結(jié)果表明：全部F1抗白粉病,F2單株出現(xiàn)了抗感分離,抗感分離比為450(抗)：151(感),卡方檢驗表明白粉病抗性符合一個顯性單基因控制的3：1的分離比例；對F2：3家系的抗性分離比例的卡方檢驗結(jié)果也表明白粉病抗性符合一個顯性基因控制的1：2：1的比例,并且苗期和成株期的抗性鑒定結(jié)果一致。2、驗證了之前本課題組報道的與Pm40基因連鎖的4對SSR分子標記Xwmc335、 Xwmc364與Xwmc476,在本研究中可以擴增出多態(tài)性片段并且與Pm40連鎖；在7BS染色體上進一步篩選出2對與基因Pm40緊密連鎖的SSR引物Xwmc662和Xgwm43。利用這6對分子標記與基因Pm40進行了初步遺傳圖譜構(gòu)建,結(jié)果顯示標記順序依次為Xwmc335、Xgwm297、Xwmc662、Xwmc476、Xwmc364、Xgwm43,標記之間的遺傳距離分別為0.58cM、0.74cM、0.24cM、0.37cM、0.33cM和0.86cM,Pm40定位于標記Xwmc335與Xgwm297之間。3、為了進一步加密基因Pmm40的連鎖遺傳圖譜,利用7B染色體上的EST序列以及結(jié)合比較基因組學(xué)的方法,設(shè)計了351對EST-STS標記。經(jīng)過對親本、抗感池、F2群體的篩選,共獲得7對與Pm40基因連鎖的EST-STS標記,最近的標記BF291338與Pm40基因的連鎖距離為0.26cM。然后將這7對標記加密到基因Pmm40的初步遺傳圖譜中,最終將Pm40基因定位在BF291338與Xwmc335兩個標記之間,二者與Pm40的連鎖距離分別為0.26cM和0.58cM,最終該遺傳圖譜跨度6.181cM,標記之間的平均距離為0.44cM。4、通過比較基因組學(xué)的方法,確定了標記BE423064,BE446359,BF291338所在的小麥基因組區(qū)間相對應(yīng)的EST序列在二穗短柄草、水稻和高粱上的基因組片段以及物理位置,該共線性區(qū)段位于二穗短柄草的第3號染色體,水稻的8號染色體,高粱的7號染色體的部分區(qū)域上,大小分別為1.09 Mbp、1.16 Mbp和1.62 Mbp。序列比對結(jié)果表明,在水稻和短柄草之間,有77個基因具有同源性,水稻與高粱之間,有77個基因具有同源性,短柄草和高粱之間,有118個基因具有同源性。同源基因在物理順序上表現(xiàn)為較為一致的共線性。5、本研究獲得的高密度遺傳連鎖圖譜可以為小麥抗白粉病基因Pm40分子標記輔助育種提供用于篩選抗性材料的分子標記,能應(yīng)用于加速白粉病抗性新品種的選育；同時本研究獲得的Pm40基因區(qū)域同源的短柄草、水稻、高粱共線性序列,能夠進一步為尋找Pm40基因的候選基因、Pmm40基因的同源克隆服務(wù)。
【關(guān)鍵詞】：小麥 白粉病 Pm40 EST-STS 比較基因組學(xué)
【學(xué)位授予單位】：四川農(nóng)業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：S435.121.46
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 1.文獻綜述10-21
• 1.1 小麥白粉病10-11
• 1.2 小麥抗白粉病基因11-14
• 1.3 分子標記類型14-18
• 1.3.1 RFLP-限制性片段長度多態(tài)性15
• 1.3.2 RAPD-隨機擴增多態(tài)性DNA15
• 1.3.3 SSR-簡單重復(fù)序列15-16
• 1.3.4 AFLP-擴增片段長度多態(tài)性16
• 1.3.5 EST-表達序列標簽16-17
• 1.3.6 SNP-單核苷酸多態(tài)性17-18
• 1.4 小麥遺傳圖譜的構(gòu)建18-19
• 1.5 比較基因組學(xué)研究進展19-21
• 1.6 實驗研究的目的與意義21
• 2. 材料與方法21-31
• 2.1 試驗材料21-22
• 2.2 研究方法22-23
• 2.3 遺傳分析23-25
• 2.3.1 雜交技術(shù)23
• 2.3.2 白粉病抗性鑒定23-24
• 2.3.3 抗性數(shù)據(jù)處理24-25
• 2.4 基因Pm40的分子標記定位25-30
• 2.4.1 材料取樣25
• 2.4.2 DNA提取(CTAB法)25-26
• 2.4.3 分子標記的選擇26-27
• 2.4.4 PCR反應(yīng)27-28
• 2.4.5 PCR產(chǎn)物的檢測28-30
• 2.4.6 遺傳鎖作圖30
• 2.5 比較基因組分析30-31
• 3. 結(jié)果與分析31-44
• 3.1 L693白粉病的抗性鑒定31
• 3.2 基因Pm40在作圖群體中的遺傳分析31-34
• 3.3 與基因Pm40連鎖的標記34-42
• 3.3.1 與基因Pm40連鎖的SSR標記34-36
• 3.3.2 與基因Pm40連鎖的EST-STS標記36-42
• 3.4 基因Pm40對應(yīng)的二穗短柄草、水稻和高粱的共線區(qū)域的比較分析42-44
• 4. 討論44-48
• 4.1 位于小麥染色體7B上的抗白粉病基因44-45
• 4.2 抗性親本L693和作圖群體的選擇45-46
• 4.3 分子標記的選擇46-47
• 4.4 比較基因組學(xué)的研究47-48
• 5. 結(jié)論48-50
• 參考文獻50-59
• 致謝59-60
• 附錄60-68
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文目錄68

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