玉米種子對輪枝鐮孢菌抗性的遺傳研究.pdf

1、玉米(Zea may L.)是主要的糧食作物、飼料作物和重要的工業(yè)原料，在國家糧食安全中發(fā)揮重要作用。玉米的一生經(jīng)歷各種生物和非生物脅迫，嚴(yán)重影響著玉米的產(chǎn)量和品質(zhì)。輪枝鐮孢菌(Fusarium verticillioides)是可以通過種子對玉米進(jìn)行系統(tǒng)性侵染的真菌，其在玉米籽粒上產(chǎn)生的真菌毒素嚴(yán)重地影響了人和動物的健康。選育和推廣抗病品種是防治該病基本有效的手段，而對其抗性遺傳規(guī)律的研究決定了選育抗病品種的成效。因此，利用連鎖分析與

2、全基因組關(guān)聯(lián)分析(GWAS)進(jìn)行研究，可以深入認(rèn)識玉米種子對輪枝鐮孢菌的抗性，為進(jìn)一步抗性機理的研究以及功能基因的挖掘奠定基礎(chǔ)。研究利用來源豐富的217個玉米自交系組建的關(guān)聯(lián)分析群體和優(yōu)良自交系BT-1與N6衍生的重組自交系RIL群體(F10)為材料，在建立抗性鑒定體系的基礎(chǔ)上，進(jìn)行基因型檢測和多環(huán)境表型觀察，篩選出一批有潛在利用價值的抗源，鑒定、驗證了與抗性相關(guān)的顯著位點，并對對應(yīng)的候選基因進(jìn)行了初步的表達(dá)分析和結(jié)構(gòu)分析。其主要研究結(jié)

3、果如下:
　　1)建立了玉米種子對輪枝鐮孢菌抗性的鑒定體系。其中，最佳接菌濃度為1×105，鑒定時間在第7d，并建立了抗性鑒定的8級標(biāo)準(zhǔn)。利用鑒定體系進(jìn)行抗性鑒定，從219份優(yōu)良玉米自交系篩選出11份高抗材料、40份抗病材料和91份中抗材料;
　　2)3個環(huán)境進(jìn)行了RIL群體的抗性鑒定，利用完備區(qū)間作圖法共檢測到8個QTL，單個QTL解釋表型變異率的范圍在4.79-12.06％，其中5個對應(yīng)已報道的玉米穗粒腐病抗性QTL位點

4、，3個QTL是玉米種子對輪枝鐮孢菌抗性所特有的;
　　3)2個環(huán)境下對217份玉米自交系組成的關(guān)聯(lián)群體進(jìn)行鑒定，結(jié)合224，152個SNP標(biāo)記進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，共發(fā)現(xiàn)57個SNP標(biāo)記與玉米種子對輪枝鐮孢菌抗性相關(guān);
　　4)通過對GWAS和連鎖分析共同鑒定的3個位點chr.1S_6433914、chr.3S_187896997和chr.5S_56372680）在RIL群體中進(jìn)行基因分型，這3個位點對表型影響較其他關(guān)聯(lián)位點更明顯。

5、3個位點不同的抗感組合抗性強弱為:[+/+/+]＞[+/-/+]＞[+/+/-]＞[-/+/+]＞[-/-/+]＞[+/-/-]＞[-/+/-]＞[-/-/-]。結(jié)果還表明chr.1S_6433914和chr.5S_56372680能夠單獨的影響抗性;chr.3S_187896997和chr.1S_6433914對應(yīng)的基因可能在同一個基因網(wǎng)絡(luò)且chr.3S_187896997處于下游。包含chr.1S_6433914位點的近等基因系(N

6、IL)材料較輪回親本顯著的影響抗性;
　　5)與抗性顯著相關(guān)的57個SNP位點對應(yīng)了43個候選基因，這些基因的功能被劃分為抗病相關(guān)、脅迫響應(yīng)相關(guān)、調(diào)控過程、水解酶相關(guān)和未知功能等;熒光定量PCR結(jié)果表明GWAS和連鎖分析共同檢測的3個位點的候選基因?qū).verticillioides的侵染都有響應(yīng)。通過對連鎖分析親本(BT-1和N6)進(jìn)行重測序獲得了3個候選基因在兩個親本中的序列。結(jié)構(gòu)分析顯示chr.1S_5433914和chr.