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.pdf

1、以小麥為食物的人口占世界人口的40％，小麥為這些人供應了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STP K-V

2、、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Pm40對當前很多流行小種都表現(xiàn)出高抗反應，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wmc335與Xwmc297之間，該結(jié)果報道的Pm40基因的

3、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Pm40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

4、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，F(xiàn)2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

5、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Xwmc35、Xgwm297、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X

6、wmc335、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Xwmc35與Xgwm297之間。
　　3、為了進一步加密基因Pm40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

7、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Pm40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、通過比較基因組學的方法，確定了標記BE423064，BE4463

8、59，BF291338所在的小麥基因組區(qū)間相對應的EST序列在二穗短柄草、水稻和高梁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