【畢業(yè)學位論文】（Word原稿）波斯小麥－粗山羊草雙二倍體的抗葉銹性遺傳分析及抗病基因的微衛(wèi)星標記植物病理學碩士論文

密級： 論文編號： 中國農(nóng)業(yè)科學院 碩士 學位論文 波斯 小麥粗山羊草雙二倍體的抗葉銹性 遺傳分析及抗病基因的 微衛(wèi)星 標記 of to to of to to I 摘 要 由小麥葉銹菌 (起的小麥葉銹 病是小麥生產(chǎn) 上 的主要病害之一，適宜范圍廣，發(fā)生區(qū)域大， 嚴重發(fā)生 時 可造成 5 15%甚至更高的產(chǎn)量損失。 培育和利用抗病 品種是減輕葉銹病危害的最經(jīng)濟、有效、 安全的方法。 而 要充分利用對葉銹病的遺傳抗性，則必須首先 要 了解和 掌握主要抗源材料和推廣品種中的抗性基因 。因此深入研究小麥抗葉銹性遺傳，持續(xù)不斷地研究發(fā)現(xiàn)和標記小麥抗葉銹病新基因 對于抗病育種和病害防治具有十分重要的意義 。 本研究以二倍體粗山羊草（ 四倍體 波斯 小麥（ 成的雙二倍體 材料， 通過 分別 與 感病的 銘賢 169（侵染型為 4） 配對 雜交構建 群體， 利用葉銹菌生理小種 群體進行 抗葉銹病 基因 鑒定和 遺傳分析 。結果 表明 葉銹菌生理小種 抗性系由 1 對隱性基因控制 ； 由于 存在 來自 色體 組的抑制作用 ，其 對葉銹菌生理小種 抗病 基因被 抑制了 。 利用 物對 雙二倍體 小麥 攜帶的位于 A、 B 染色體組上的 抗葉銹病基因 進行 分析 ， 以 310 對 物 對 來自 抗感親本基因組 抗感 池 的 行 篩選 ， 發(fā)現(xiàn) 在抗感親本和抗感池 之 間 穩(wěn)定 擴增出 多態(tài)性 段。 利用該引物對 銘賢 169 的體進行 遺傳連鎖檢驗 ， 結果顯示， 微衛(wèi)星標記 抗葉銹病 基因連鎖， 遺傳距離為14 據(jù)微衛(wèi)星圖譜，確定該抗葉銹病基因位于 3B 染色體長臂上。該基因與在 3B 染色體上已命名的 在位置不同，其 基因作用方式也不同 。 因此 ， 雙二倍體 小麥 帶的隱性抗葉銹病 基因 可能 是一個 新 的 抗 病基因 ，暫定名為 關鍵詞 波斯小麥，雙二倍體，小麥葉銹菌，抗病基因，微衛(wèi)星標記 is of in is to be in to or is of to to be by of of in to to D) we 1、 F2 of to HD as is a to is by to m3 SR 310 to NA B 2 is to a 4.0 to SR of is on of B in on of B We m3 to a 錄 第一章 文獻綜述 . 1 小麥葉銹病抗性基因研究進展 . 1 麥抗葉銹基因的定名、染色體定位及其特性 . 1 麥抗葉銹病基因的遺傳分析方法 . 7 病基因的表達 . 9 子標記技術及其在小麥抗葉銹病基因研究中的應用 . 11 子標記的種類 . 11 子標記技術在小麥抗葉銹病研究中的應用 . 15 究目的和意義 . 17 第二章 雙二倍體組合的抗葉銹病遺傳分析 . 18 材料與方法 . 18 試小麥品種（系）及雜交組合配置 . 18 試小麥葉銹菌生理小種及菌種繁殖與保存 . 18 期抗病性鑒定 . 19 結果與分析 . 19 合抗葉銹性遺傳分析 . 19 合抗葉銹性遺傳分析 . 20 論 . 22 第三章 未知抗葉銹病基因的分子標記與定位 . 25 材料與方法 . 25 感池的建立 . 25 麥葉組織總 提取 . 25 衛(wèi)星擴增 . 26 擴增產(chǎn)物的檢測 . 27 獲標記 抗病基因連鎖分析 . 28 結果分析 . 28 麥葉片基因組 取與檢測 . 28 的 抗葉銹病基因的標記、定位 . 29 討論 . 33 的抗葉銹病 基因與 3B 染色體上其它抗葉銹病基因的異同比較 33 斯小麥中抗葉銹病基因的利用 . 33 記操作中的注意問題 . 33 第四章 全文結論與討論 . 35 結論 . 35 討論 . 35 參考文 獻 . 37 致 謝 . 46 作 者 簡 歷 . 47 中國農(nóng)業(yè)科學院 碩 士學位論文 第一章 文獻綜述 1 第一章 文獻綜述 小麥葉銹病抗性基因研究進展 由小麥葉銹菌 (起的小麥 (銹病是小麥生產(chǎn)的主要病害之一，幾乎在所有的小麥種植區(qū)均可發(fā)生，也是影響 我國小麥高產(chǎn)的一個主要因素。小麥葉銹病菌適應不同的氣候條件，適生 范圍廣， 病害 發(fā)生區(qū)域大，可在全世界不同的小麥種植區(qū)發(fā)生，短期內(nèi)可造成大面積流行。葉銹病嚴重發(fā)生 時 可造成 5 15%甚至更高的產(chǎn)量損失 (1996)。利用抗葉銹品種是減輕葉銹病危害的最經(jīng)濟、有效、快捷的方法。要充分利用對葉銹菌的遺傳抗性，則必須首先了解和 掌握 常用親本種質和推廣品種中的抗性基因，并將不同的抗性基因組成抗性基因庫，從而避免含 有單一抗源的品種大面積推廣，導致抗病性喪失，造成生產(chǎn)損失。因此深入研究小麥抗葉銹性遺傳，持續(xù)不斷地研究發(fā)現(xiàn)和標記小麥抗葉銹病新基因 對于抗病育種和病害防治具有十分重要的意義 。 麥 抗 葉銹基因的定名、染色體定位及 其 特性 基因對基因假說為小麥育種科學家和植保工作者從事抗病基因的研究奠定了堅實的基礎。到目前為止，國際上已發(fā)現(xiàn)近 90 個抗葉銹基因其中正式定名的有 56 個，并已被定位 在 小麥特定染色體上。 1926 年， 在研究小麥葉銹菌生理?；灾邪l(fā)現(xiàn) 存在一個對葉銹病有抗性的顯性基因，并對它們進行了定位。 1946 年 先根據(jù)基因對基因假說，以銹菌毒性基因 (或毒性組合 )為標記，將上述三個小麥品種的不同抗性基因命名為 別定位于 52 6。 在 描述了 點的等位基因，并定名為 命名方法改變后，這些基因易名為 后來 現(xiàn) 同，現(xiàn)定名為 1953 年 位于 6B 上，起初命名為 1980 年由 名為 因。該基因常為不完全顯性基因，且易受環(huán)境溫度的影響。與 位的抗性基因有 中 一溫敏型的抗性基因，其抗性譜比 ，是個比較有用的抗性基因 。 現(xiàn)于育種系由 名，該基因與其它已 知并命名的基因關系尚不清楚，可能與 的一個或兩個起著復合作用，至今尚未培育出單基因系。 源于 于 1。該基因單獨存在時并不表現(xiàn)很高的抗性，但與其它抗性基因復合存在時則表現(xiàn)出較高的抗 性。 自于 于 1963 年命名的，并于1964 年定位于染色體 2A 上。該基因是溫敏型抗性基因，低溫時表現(xiàn)出很強的抗性，同時，遺傳中國農(nóng)業(yè)科學院 碩 士學位論文 第一章 文獻綜述 2 背景對該基因的表達影響較大。 成株抗性基因，來自于 于 4色體，與現(xiàn)的成株抗性十分相似。 來自于 一個成株抗性基因，于 1966 年被發(fā)現(xiàn)并由 位于 2，該基因常與 因連鎖。雖然該基因被稱做成株抗性基因，但其抗性在成株期之前就已經(jīng)表達。在苗期測定時，較高的溫度利于抗性充分表達。該基因在世界分布十分廣泛，與其它抗病基因的復合存在延長了其使用壽命。 1967 年發(fā)現(xiàn)了 之定位于 7。該基因與 遺傳距離為 22 35 遺傳距離為 19 源于 麥 并通過雜交將之轉入 面包小麥 。 1983 發(fā)現(xiàn)該基因在低于 20 的條件下表現(xiàn)出非常有效的抗病性 。 源于普通小麥 于 7色體上，其低侵染型為 X，在中 等 溫度下表現(xiàn)出較低的抗性。 1970 年 現(xiàn)對 毒力的菌株對 現(xiàn)有毒力。有些研究認為 有成株抗性，但至今尚不能肯定其成株抗病性。 1968 年 普通小麥 發(fā)現(xiàn) 將之定位于 2D 染色體上，該基因很 像 等位基因，與 1968 年發(fā)現(xiàn)的，與 同一個基因 (et 1968)。雖然該基因和 時存在于 2，但其間并不連鎖，而與 鎖。該基因也 是一個溫敏性基因，在較高的溫度條件下表現(xiàn)出有效的抗葉銹性 。 源于普通小麥并被定位于 2 (et 1977)，常與 密連鎖。該基因受溫度影響小 。 麥 ( 定位于 5色體上。為溫敏型抗性基因，在 25時抗性基因失去有效性 (et 1983)。 自于普通小麥，位于 7色體，常與 同存在。低溫下對溫度反應不敏感，表現(xiàn)有效的抗病性，但當溫度高于 時，完全失去抗病作用。 源于 在于硬粒小麥 ，定位于 2 (et 1975)與 同一個基因。 四個抗葉銹基因來源于山羊草 (在普通小 麥中 分別定位于 612 4。 與抗稈銹基因 鎖。 成株抗性基因，對之研究的較少。 成株抗性基因，來源于于 2色體。 現(xiàn)于 1982 年，并被定位于 4 (et 1982) 。 源于長穗堰麥草 (分別位于 73 7。一個十分有效的抗葉銹性基因， 1966 年首次將該基因從長穗堰麥草轉到普 通小麥中。但由于該基因與黃色面粉基因緊密連鎖，使之至今不能在生產(chǎn)上使用。 名的 1972)，過去曾為一個十分有效的抗病基因，目前在北美、南美和南非己經(jīng)失去抗病作用，但在其它小麥種植區(qū)卻仍然表現(xiàn)出有效的抗性，在中國該基因為有效抗病基因。 來源于黑麥 ( 于 4，常與 因連鎖，對環(huán)境條件反應不敏感。至今該基因在生產(chǎn)中應用的較少。 于黑麥 (色體 1R 或小麥染色體 1B 上，并與 鎖，至今中國的很多小麥品種中含有該基因。 互補基因。 于 3，常與 鎖，來源于普通小麥 于 4。 源于 于 7，是抗性很強的抗病基因。 1981 年 士學位論文 第一章 文獻綜述 3 發(fā)現(xiàn)的抗病基因 (et 1981)，與 名。來源于普通小麥，位于 4，距著絲點 3 于隱性遺傳。 源于 節(jié)節(jié)麥（ 位于 3D 染色體上，距著絲點 30 基因抗性很強，但至今在生產(chǎn)上未被利用。 于 1，與 遺傳距離只有 3 自于普通小麥。 性不強，在澳大利亞已經(jīng)沒有抗病效果，該基因與 合存在時表現(xiàn)良好的抗性。 因是由 鑒定出 來的 (et 1979)，即過去的 于染色體臂 7，是第一個慢銹性抗性基因，在生產(chǎn)中表現(xiàn)持久的抗病性。 因最初來源于斯卑爾脫小麥 (et 1990)，通過與 T 一倍體回交將其轉移到小麥品種馬奎斯 (，位于 2B 染色體上，其抗性在二葉期開始表現(xiàn)，六葉期后完全表達，是一個十分有效的成株抗性基因。 因最初也來源于斯卑爾脫小麥，通過回交將其轉到小麥栽培品種 et 1988)中，位于 6。因來源于小麥栽培品種 品種來源于 波斯小麥（ T. (et 1988)，并定位于 2色體上 ( S, A, 1993,1994)，與 密連鎖，但與斥，是一個成株抗性基因。 因位于中間堰麥草 (七組的一條染色體上 (et 1992)，并被轉移到 V 背景的小麥中。在 分別被標記在 2135 6，國外報道該基因尚未在生產(chǎn)中使用 (et 1967)。 因被初步確定來源于 T. 而，當將具有這兩個基因的六倍體小麥材料與具有同樣來源于 T. 含有 因的 料雜交時，在后代中沒有觀察到分離現(xiàn)象 (et 1994)。只有對 因有毒性的小麥葉銹菌菌系，才能將它們區(qū)分開。經(jīng)單體及缺體分析將 位于 2，該基因無論在苗期還是在成株期均表現(xiàn)抗性，染色體內(nèi)及染色體間圖譜分析表明該基因不同于其它的抗葉銹基因 (et 1994)。 因也來源于 T. 被轉移到六倍體小麥中分別位于 1D、 1D 和 7D 上。 . 基因獨立分離， 與 鎖 (et 1994)。 因來源于 T. 一個近緣種 斯佩耳特小麥，與 鎖。 因發(fā)現(xiàn)于一個日本小麥與黑麥的雜交后代中，位于 2A 染色體，是一非常有效的抗葉銹基因。至今在中國很少發(fā)現(xiàn)對 毒性的菌株。 現(xiàn)于墨西哥的種植品種 (et 1998)，經(jīng)單體雜交測驗發(fā)現(xiàn)，該抗性基因是一個有效的慢銹性抗性基因，位于 色體上。該基因與其它抗病基因的復合存在可大大提高抗病性，是非常有效的抗病基因。 源于 于 7色體上 (et 2000)。 別來源于 兩個成株抗葉銹基因 (et 1995)。 源于 前己形成回交四代的回交系基因被定位于 2B 染色體上。 源于斯卑爾脫小麥 (A. 005 年將定位于 1S/1B 染色體上。 自于 普通小麥， 2005 年 之定位于 5另，目前已有 25 個已發(fā)現(xiàn)的抗葉銹病基因 但仍未正式命名。已命名和未命名的小麥抗葉銹病基因列于表 1 中國農(nóng)業(yè)科學院 碩 士學位論文 第一章 文獻綜述 4 表 1正式定名和尚未正式定名的抗葉銹基因小麥抗葉銹基因的來源、 所在染色體、連鎖性狀及其苗期反應型 mo so lo in er es o f 56 o ru st of Lr ; I 2a ; -;1 I,968. J. 10: 7b 1 -;1+ R,974. J. 16: 3232c 23 L 6047 974. J. 16: 3233a C ,968. J. 10: 7C - 23 L 6042 973. J. 15: 1273C 973. J. 15: 1279 ; -;1 I 956. 9: 110 -,2 971. J. 48011 A 2 983. J. 5: 22912 12- et 1966. J. 8: 6653 1 et 1966. J. 8: 6654a 970. J. 12: 6894b 970. J. 12: 6895 C R 968. J. 10: 996 1 N 968. 457a 1+,0; 968. 457b 968. 458 T. +2- 968. 459 ; R 1966. J. 8: 1370 ; R et 1972. 12: 7051 T. ,12- I et 1974. J. 16:1372a T. g, et 1974. J. 16: 1372b g, R et 1979. J. 59: 4993 ;, 23 S 012 et 1975. J. 28: 中國農(nóng)業(yè)科學院 碩 士學位論文 第一章 文獻綜述 5 014 0; R et 1973. 13:2035 N I 967. J. 9:3756 ;, ;1 et 1990. 80:6097 - 1984. J. 26:7368 A. ; I 1982. Z. 9:2959 1 N R 1973. 40 23 R 1981. J. 23:4051 - 1984. J. 26:7362 T. D ;1+ 1987. 27:2043 1987. 9:4634 D 2C 1987. 9:4675 A. B - ? 1990. 3: 53036 A. 1N ? 1990. 3:8927 A. 2Y I 1993. 6: 4768 0; ? et 1992. 3: