【毕业学位论文】（Word原稿）小麦慢白粉、慢条锈抗性QTL分析作物遗传育种硕士论文

密级： 论文编号： 中国农业科学院 硕士学位论文 小麦慢白粉、慢条锈抗性 析 in TL in I 摘 要 小麦白粉病 和 条锈病是影响小麦生产的重要病害 ，培育抗病品种是防治 白粉病 和 条锈病 的重要举措 。 研究 小麦 慢白粉和慢条锈抗性遗传，发掘其抗病 紧密连锁的分子标记，有 助于加快慢病品种的选育、 提高抗病育种的效率。 本研究利用 432 个 标记分析来自 日本小麦 品种 以色列小麦 品种 交的 107 个 系。 2003 2004分别 在 北京中国农科院和河南安阳中国农科院棉花所试验地 进行 白粉病 抗性鉴定， 安阳试验点秋播，北京点春播，试验采用随机区组设计，设置三次重复 。 北京点用强毒性小 种 行人工接种，安阳点自然发病。北京点接种后 4 周开始调查倒二叶的病情严重度（白粉菌 孢子堆 面积占整个 倒二叶 面积的百分数），每隔一周调查一次，一共调查四次；安阳点只在五月中旬发病高峰调查一次。结果表明 ， 白粉病最大严重度（ 两年两点的遗传力在 间， 广义遗传力在 间； 用 个参数 ，采用复合区间作图法 发现 4 个白粉病的成 株 抗性 分别位于 124 7可 解释表型变异的 其中位于 1的 稳定，且具有最大的遗传效应，在两种环境条件下分别解释表型变异的 在北京点 百农 64/京双 16 的 体 104 个系 ，于 2005秋季播种于北京中国农科院和河南安阳中国农科 院棉花所试验地，试验采用随机区组设计，三次重复 。 北京点用强毒性小种 工接种，安阳点自然发病。北京点接种后 4 周开始调查倒二叶的病情严重度，每隔一周调查一次，一共调查四次；安阳点只在五月中旬发病高峰期调查一次。 北京点的 广义遗传力为 阳点的 义遗传力为 京点的 北京点的 关系数为 安阳点的 间的相关系数为 京点 安阳点的 关系数为 根据先前该群体 家系的初步研究结果， 选取 2B、 7A 等染色体上的 23 个 记 对 体进行分析 。 7A）、 7A）、 6A/6B） 和 两种基因型的相应 表型 值差异极显著 ， 说明该群体的慢白粉抗性基因 可能 与上述 标记 连锁 。 县红的 家 系，于 2004 2005 度 在甘肃天水进行田间抗条锈病鉴定 。试验采用随机区组设计，设置三次重复。天水试验点自然发病良好，每 年从 5 月 25 开始调查，每隔一周调查 一次，一共调查三次。结果表明 ， 县红 家系 05 年 广义遗传力为 06 年 义遗传力为 05 年与 06 年 两年平均 间的相关系数是 平原 50/铭贤 169 的 家系和 体， 2005在甘肃天水进行田间抗条锈病鉴定，试验采用随机区组设计，三次重复。天水点自然发病良好，自 5 月底开始第一次调查，每隔一周调查一次，一共调查三次。结果表明 ， 家系 广义遗传力为 体 广义遗传力为 家系 间的相关系数为 体的 关键词 ： 小麦，白粉病，条锈病，慢病性， f. f. in ). of is an to of is to of in In a 32 to TL to in a 07 003004H in a 20 f. on on 8, 2004 005. of PR to on 24of TL on AS on of of to in 04 005in a 20 f. on at a a of on 8, 2006. of to DS DS DS on 2:3 we 3 on B、 7A so on to H 7A）、7A）、 6A/6B） 116 to TL to be 004005in a of 5 in at a of DS 005 006 DS of 2:3 H in 005in a ay at a of DS of 2:3 of H DS in 2:3 DS in H .); 录 第一章 文献综述 . 1 麦抗白粉病和条锈病质量抗性基因研究现状 . 2 麦慢病性研究 . 8 病性的定义及特性 . 9 病性的遗传研究 . 9 病性基因的 位 . 10 久抗性的机制 . 11 病基因的定位与分子标记 . 12 2. 图 . 16 位的基本原理和方法 . 16 位的统计软件 . 19 3 遗传连锁图谱的构建 . 19 本的选配 . 20 离群体的类型和选择 . 20 4 子标记 . 21 制性 片段长度多态性标记 （ . 21 机扩增多态性 记 （ . 21 增片段长度多 态性标记 （ . 22 单重复序列标记 （ . 22 列标签位点标记 （ . 23 病基因类似物标记 （ . 23 5 分子标记辅助选择 . 23 第二章 小麦慢白粉抗性 析 . 25 第一节 小麦 H 群体慢白粉抗性 析 . 25 V 1 材料和方法 . 25 2 结果与分析 . 26 3 讨论 . 30 第二节 百农 64/京双 16 体慢白粉病遗传分析 . 31 1 材料与方法 . 32 2 结果与分析 . 33 论 . 36 第三章 小麦慢条锈抗性遗传分析 . 37 第一节 县红慢条锈抗性遗传分析 . 37 1 材料与方法 . 37 2 结果与分析 . 37 3 讨论 . 39 第二节 平原 50/铭贤 169 家系和 体慢条锈抗性遗传分析 . 40 1 材料与方法 . 40 2 结果与分析 . 40 . 42 第四章 结 论 . 43 参考文献 . 44 致 谢 . 51 作者简历 . 52 硕士期间发表论文 . 52 文缩略表 英文缩写 英文全称 中文名称 增片段长度多态性 of 差分析 株抗性 害发展曲线下面积 离体分组混合分析法 DH 单倍体 IT 染型 of 然函数比的常用对数 差显著性分析 尖干枯 子标记辅助选择 大严重度 等基因系 Pm 白粉病基因 f. 麦条锈菌 数量性状基因位点 机扩增片段长度多态性 制性片段长度多态性 病基因类似物标记 组自交系 卫星标记 列标签位点标记 Yr 条锈病基因 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 文献综述 1 第一章 文献综述 小麦（ .）是中国第二大粮食作物，种植面积仅次于水稻。小麦白粉病是由小麦白粉菌（ f. 起的真菌性病害，过去主要在气候温和、潮湿多雨的地区发生 （ 1984） 。随着矮秆和半矮秆品种的推广及水肥条件的不断改善，小麦生产水平大幅度提高，大播量造成的高密度以及偏施氮肥、灌水过多等不合理的栽培措施，人为地提供了白粉病的诱发条件，其危害日益加重。由于白粉病的危害，英国估计年平均损失小麦为 70公斤 /公顷，美国东部尤其东南部沿大西洋和墨西哥湾各州白粉病严重，马里兰州感病品种产量损失达 45%， 20 世纪 70 年代以前 ， 小麦白粉病主要在我国云南、贵州等湿润多雨的西南地区及山东沿海地区流行，上世纪 80 年 代以后 白粉 病在北方冬麦区发展成为主要病害之一。 1981 年白粉病发生面积是 120 万公顷， 1990 年小麦白粉病在全国 39%的小麦种植面积上发生流行，造成产量损失 善宝 1996）。 小麦条锈病是由小麦条锈病菌（ f. 起的一种气传叶部病害。在小麦病害中，条锈病是世界上最严重的小麦病害之一，在亚洲、欧洲、北美洲、南美洲、中东和非洲的冷凉和高山地区均有发生（ 2002； 1997）。中国是世界上条锈病最大的流行地区，条锈病在西北、西南和华北冬麦区和西北春麦区危害最为严重，其他麦区也常有流行（ ， 2004）。一般年份有 10%的产量损失，在流行年份可使小麦减产 20 1960国西北部地区条锈病曾严重发生， 1974 年又在加利福尼亚的萨克拉门托流域大流行，造成严重损失。 2003 年，在全美国范围内由于条锈病导致小麦减产 242 万吨，这是最近 20 年来条锈病最严重的一次（ 2004）。 1993 年、 1995 年，伊朗因气候条件适宜而大面积爆发条锈病（ 1998）。 50 年代至今，我 国曾发生 15 次条锈病， 8 次大规模流行，其中 1950 年、 1964年、 1990 年和 2002 年该病害在全国范围内大流行，导致小麦产量损失分别为 60 亿公斤、 32 亿公斤、 18 亿公斤和 13 亿公斤（李振岐等 1989；李师默， 2001； ， 2000； ， 2004）。据中国农业科学院植物保护研究所的汇总结果表明 （吴立人，个人交流） ， 2006 年全国小麦条锈病发病面积达到 5826 万亩，在 药剂 防治情况下 仍然 损失小麦 公斤。 由于小麦条锈病具有流行频率高、爆发性 强 、发生范围广和危害性大等特点，严重威胁着小麦的高产和稳产 ，是 世界 粮食供应和社会发展的制约因素之一，因此如何控制其流行危害，越来越受到人们的高度重视。 小麦白粉病，条锈病可采用药剂防治，但培育抗病品种是最为经济有效且环保的方法。为了有效地控制小麦白粉病、条锈病的流行和危害，众多学者从植物病理学、抗病遗传育种学等相关领域开展了大量的研究。自 955 年提出基因对基因学说以来，质量抗性基因的筛选、鉴定和利用工作取得较大进展，为小麦增产起到重要作用。但同时发现小麦白粉菌、条锈菌生理小种复杂，变异快，繁殖能力强，造成质量基因 抗性 丧失速度快，品种抗病性不能持久稳定， 生产上存在极大隐患。上世纪 70 年代 以来 ， 我国生产上所利用品种的抗源大部分来自含 1B/1R 易位系 ，到八十年代中期，随着 因 对 小麦白粉病抗性在我国大部分地区相继丧失 ，导致白粉病在全国范围内危害加重。 2002 年由于新条锈菌种条中 31 号、条中 32 号的出现，导致因抗性丧失，小麦条锈病全国范围大流行，减产达 13 亿公斤，造成严重的经济损失。培育中国农业科学院硕士学位论文 第一章 文献综述 2 持久稳定的抗白粉病、条锈病品种日益受到科学工作者的重视，研究的重点为进一步挖掘小麦本身及近缘种属有效抗病基因 ， 增加品种及抗源的多样化 ， 注重多个高效抗病 基因的累加 ；近 10年来，慢病性的研究和利用逐渐成为国际上小麦抗病育种的趋势 。 麦抗白粉病 和 条锈病质量抗性基因研究现状 抗源筛选和抗病性遗传研究是抗病育种的基础。自从澳大利亚学者 1930）发现第一个抗白粉病基因 今在普通小麦及其近缘种属中已鉴定出 54个主效基因，分布于 35个位点上，其中包括 19个复等位基因。 个复等位基因， 个复等位基因， 个复等位基因， 个复等位基因 。其 所在的染色体位置也基本明确（ 1998； 1999；2000； 2001； 2002； 2003； 2004； 2005； 2006） ， 相关综述对此已有较多报道（ 1984；1998； 004）详见表 1中正式命名的基因符号为 未正式命名的基因或早期符号为 白粉病基因在小麦染色体上广泛分布 ， 目前 ， 除 2D、 3A、4D、 6余染色体上都有抗白粉基因位点存在。这些抗白粉基因大多表现为显性遗传，少数为隐性（如 。 表 1 知小麦抗白粉病基因 因 源 色体 表品种 m 考文献 通小麦 71969) 粒小麦 7 , 1998 普通小麦 7 , 1998 卑尔脱 7 , 1998 普通小麦 7 , 2003 山羊草 5 , 1970 通小麦 1 , 1966 通小麦 1 , 1966 通小麦 1 , 1966 通小麦 1 , 1993a 通小麦 1 , 1993a 通小麦 1 , 1993a 通小麦 1 1998 粒小麦 1 1998 通小麦 1324 1998 通小麦 1 1998 粒小麦 2 , 1979 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 文献综述 3 斯小麦 2 , 1979 粒小麦 71966 通小麦 7 , 2001 度圆粒小麦 7 , 2001 通小麦 7 , 2001 通小麦 7 , 2003a m5 普通小麦 7 2000a 莫非维小麦 2P 114 , 1973 麦 , 1996 麦 1 997 通小麦 714 , 1998 通小麦 1D , 1987 通小麦 6 , 1988 斯卑尔脱 , 1996 大山羊草 S , 1992 通小麦 61990 通小麦 7 1990 粒小麦 4A 1991 麦 1 , 1990 山羊草 7D , 1995 麦 6 , 1994 毛麦 6 , 1995 通 小麦 5A , 1998 通小麦 1 , 2000b 粒小麦 1A , 1998 粒小麦 2 , 2000 莫非维小麦 6B/6G 146 , 2000 通小麦 1B , 2000 通小麦 7 , 2002 粒小麦 5720/ /2*8866 , 2002 二粒小麦 681/113 , 2003 斯卑尔脱山羊草 1501 , 2003 B ， 2005 山羊草 5D ， 2006 通小麦 5， 2007 中国农业科学院硕士学位论文 第一章 文献综述 4 目前发现的 小麦抗白粉病基因 一部分来源 于普通小麦 ，另一部分来自 小麦近缘种属（表 1）。基因都来自普通小麦。小麦属中的一粒小麦、二粒小麦、野生二粒小麦、斯卑尔脱 山羊草 、提莫非维小麦、波斯小麦、硬粒小麦 和山羊草 都存在白粉病抗性基因。研究表明， 自于一粒小麦， 自于二粒小麦， 来自于野生二粒小麦， 自于斯卑尔脱小麦， 自于波斯小麦， 自于提莫非维小麦， 自于硬粒小麦。山羊草、黑麦等小麦近缘属也是小麦白粉病抗性基因的重要来源。簇毛麦（ 2n=14）对白粉病免疫，并抗秆锈病和叶锈病。黑麦也是白粉病的重要抗源。位于 1R 染色体上的基因 经决定很多普通小麦品种对白粉病的抗性，但具有相同 1源的小麦其抗性反应不同，在品种 没有观察到 表达，原因可能是 效应受小麦其它基因的抑制，或者其表现度的变化与品种的染色体组成有关。综合大量研究结果， 因来源于黑麦； 源于斯卑尔脱山羊草； 源于高大山羊草； 源于方穗山羊草；源于簇毛麦。 在小麦条锈病抗性遗传研