小麦抗叶锈基因Lr38的一个新标记

【目的】建立小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38特异的PCR标记。【方法】以Thatcher为对照,以TcLr38和TcLr38×Thatcher F2代单株构建的分离群体为材料,利用TcLr38远缘亲本中间偃麦草特异的SCAR标记引物进行PCR扩增获得单一条带,并以50个小麦抗叶锈近等基因系材料对该标记特异性进行检测,Mapmaker 3.0软件计算该标记与Lr38的遗传连锁距离。【结果】中间偃麦草特异的SCAR标记引物在TcLr38中获得单一扩增片段大小为982 bp,50个小麦抗叶锈近等基因系检测表明为TcLr38的特有条带,F2代分离群体验证表明为与Lr38共分离的分子标记,命名为Y38SCAR982。【结论】Y38SCAR982可以作为Lr38的分子标记,并证实该基因由中间偃麦草向普通小麦转移的事实。     

小麦抗叶锈近等基因系TcLr38的SRAP-SSR(eSSR)分析

小麦抗叶锈基因Lr38在我国高抗叶锈病,直到目前该基因的分子标记开发较少,开发其分子标记对于该基因的研究与利用具有重要意义。利用594对SRAP-SSR(eSSR)引物组合对以Thatcher为背景小麦抗叶锈近等基因系材料TcLr38和Thatcher进行PCR扩增。引物组合ARBI8-Xcwem8R和ARBI2-Xgwm497F在TcLr38中分别扩增出300和400bp多态性条带。利用47个小麦抗叶锈近等基因系进一步检测,引物ARBI8-Xcwem8R仅在TcLr38中扩增出特异条带。经TcLr38×Thatcher F2代分离群体验证,该标记与Lr38遗传距离较远。对该片段克隆测序,片段长度为277bp,BLAST比对与GenBank中所收录序列无相似性,该片段为与Lr38相关的新的序列。     

小麦抗叶锈基因Lr45的SCAR标记

 【目的】建立小麦抗叶锈基因Lr45 SCAR（sequenced characterized amplified region序列特征扩增区域）标记。【方法】以小麦抗叶锈病基因材料TcLr45和感病材料Thatcher为亲本,利用黑麦基因组特异的RAPD标记引物OPH20进行PCR扩增,对获得的与预期大小相同的1.5kb的特异片段进行克隆测序,并根据该序列设计一对特异PCR引物LRYR和LRYF,对TcLr45×Thatcher F2代单株构建的分离群体进行扩增,验证该标记与Lr45的连锁关系,Mapmaker 3.0软件绘制遗传连锁图。【结果】该标记在TcLr45中扩增出单一条带,片段大小为1 272 bp（命名为Ypsc20H1272）,而在感病亲本中则无扩增条带。F2代分离群体进行连锁分析,遗传距离为8.2 cM,该标记为与Lr45连锁的SCAR标记。【结论】将Lr45的RAPD标记转化成SCAR标记。     

小麦抗叶锈病基因Lr24的TRAP分析

 【目的】获得与Lr24基因紧密连锁并可能作为探针的TRAP分子标记。【方法】应用TRAP技术,选用90对引物组合对小麦抗叶锈病基因Lr24、感病亲本Thatcher及其F2代抗感各10株组成的抗、感基因池（Br、Bs）的扩增带型差异进行分析,用筛选获得的多态性引物对TcLr24×Thatcher F2群体进一步筛选,进而用获得的特异引物对45个小麦抗叶锈病近等基因系和30个小麦二倍体材料进行分析。【结果】获得10对能够在TcLr24、Br与Thatcher、Bs间产生多态性的引物,多态性引物检出率为11.11%。其中1对在F2抗感群体中有差异且稳定扩增的TRAP引物ARBI1/RGA-2F,其161bp 扩增产物仅在F2抗病单株中出现,感病单株中缺失。用该引物对45个近等基因系和30个二倍体材料检测发现,近等基因系TcLr19、TcLr29、TcLr38、Lr42和TcLr44中有相同大小片段的扩增产物,30个二倍体材料中未出现相应扩增产物。【结论】本研究获得的一个与Lr24紧密连锁的TRAP标记,该标记可筛选含有Lr24基因的育种后代群体,可作为探针用于文库的筛选。     

小麦抗叶锈病基因Lr45的AFLP分子标记

 利用AFLP技术对小麦抗叶锈基因Lr45进行了标记，从60对AFLP引物中筛选出2对在亲本及TcLr45×Thatcher F2抗感群体间揭示多态性的引物P-AGG/M-GAG和P-ACA/M-GGT。其扩增片段为261 bp和105 bp，2个标记与Lr45的遗传距离分别为0.6 cM和1.3 cM。测序比较261 bp片段与大麦属Vulgare HotrI基因部分序列同源性达86%，105 bp片段与一粒小麦磷脂酰丝氨酸脱羧酶基因部分序列同源性高达96%。2个测序片段均包含开放阅读框（ORF）序列。     

小麦品系西农1163-4抗叶锈病基因的遗传分析和分子作图#br#

【目的】小麦品系西农1163-4高抗小麦叶锈、条锈和白粉病,综合农艺性状良好。明确该小麦品系中所含的抗叶锈病基因及遗传特点,找到与其紧密连锁的分子标记,有利于抗病基因利用和培育抗病新品种。【方法】将西农1163-4与感病品种Thatcher杂交,获得F1、F2代群体,利用中国叶锈菌优势小种THTT进行苗期抗性鉴定和抗性遗传分析;采用SSR技术对西农1163-4所携带的抗叶锈基因进行分子标记研究,共筛选了1 273对SSR引物。【结果】小麦品系西农1163-4对多个叶锈菌小种具有良好的抗病性,对THTT的抗性是由1个显性基因控制,该基因暂命名为LrXi。获得了与LrXi紧密连锁的3个微卫星分子标记Xbarc8、Xgwm582、Xwmc269和1个STS标记(ω-secali/Glu-B3),将LrXi定位于小麦1BL染色体上。距离最近的2个微卫星位点是Xgwm582、Xbarc8,与抗叶锈基因间的遗传距离分别为2.3 cM和3.2 cM。【结论】LrXi位于1BL染色体,抗叶锈表现不同于所有已知抗叶锈病基因,该基因的发现将有利于丰富中国抗叶锈病基因资源,为培育持久抗病品种奠定基础。     

小麦品系西农1163-4抗叶锈病基因的遗传分析和分子作图

【目的】小麦品系西农1163-4高抗小麦叶锈、条锈和白粉病,综合农艺性状良好。明确该小麦品系中所含的抗叶锈病基因及遗传特点,找到与其紧密连锁的分子标记,有利于抗病基因利用和培育抗病新品种。【方法】将西农1163-4与感病品种Thatcher杂交,获得F1、F2代群体,利用中国叶锈菌优势小种THTT进行苗期抗性鉴定和抗性遗传分析;采用SSR技术对西农1163-4所携带的抗叶锈基因进行分子标记研究,共筛选了1 273对SSR引物。【结果】小麦品系西农1163-4对多个叶锈菌小种具有良好的抗病性,对THTT的抗性是由1个显性基因控制,该基因暂命名为LrXi。获得了与LrXi紧密连锁的3个微卫星分子标记Xbarc8、Xgwm582、Xwmc269和1个STS标记(ω-secali/Glu-B3),将LrXi定位于小麦1BL染色体上。距离最近的2个微卫星位点是Xgwm582、Xbarc8,与抗叶锈基因间的遗传距离分别为2.3 cM和3.2 cM。【结论】LrXi位于1BL染色体,抗叶锈表现不同于所有已知抗叶锈病基因,该基因的发现将有利于丰富中国抗叶锈病基因资源,为培育持久抗病品种奠定基础。     

TcLr35小麦中抗病相关基因S2A2的抗叶锈性分析

NBS-LRR是已克隆植物抗病基因的高度保守氨基酸区域。前期工作中,笔者成功克隆获得了1个通读的NBS类抗病同源基因S2A2的cDNA序列,该序列含有NB-ARC保守结构域和多个LRR结构域,且在小麦叶片中为低丰度组成型表达。进一步根据S2A2基因在TcLr35与Thatcher中扩增获得的基因序列差异位点设计特异性引物,分别以TcLr35、Thatcher为模板进行扩增,筛选出了具有较高稳定性和可重复性的3对引物。利用3个多态性引物对TcLr35、Thatcher及其F2代群体进行扩增和遗传性分析,并用Mapmanager软件计算分子标记与抗叶锈病基因之间的遗传距离,结果发现这3对引物获得的标记与Lr35基因遗传距离较远。利用这3个多态性引物扩增33个不同小麦抗叶锈病近等基因系材料,并回收测序,结果表明该基因序列在不同近等基因系材料中广泛存在。     

两个中国小麦品种中抗叶锈基因的遗传分析和基因定位

【目的】确定来自四川的两个小麦品种绵阳351-15和SW8588所携带的抗叶锈基因,为选育持久抗锈品种提供理论依据。【方法】在苗期用15个叶锈菌生理小种接种小麦品种绵阳351-15、SW8588和30个含有已知抗叶锈基因的近等基因系,推导2个材料中所含有的抗叶锈病基因,同时以小麦抗叶锈品种绵阳351-15和SW8588分别同感病品种郑州5389杂交获得F1和F2代群体,用叶锈菌小种FHTT接种各亲本及其杂交后代,进行抗叶锈遗传分析,并利用SSR和STS标记进行抗叶锈病基因的分子定位。【结果】经苗期基因推导发现SW8588中含有未知基因不同于已知抗叶锈病基因Lr1,绵阳351-15中可能含有已知抗叶锈病基因Lr1。用叶锈菌小种FHTT接种各F1和F2代群体,2个F2代群体抗感单株分离比例均符合3﹕1的理论分离比例,表明2个亲本对小种FHTT的抗病性均由1个显性基因控制。经过分子标记分析,在小麦材料绵阳351-15中发现该抗叶锈基因与位于5DL的SSR标记barc144和wmc765连锁,其遗传距离分别为8.9和20.8 cM,并同Lr1的STS标记WR003共分离,确定在小麦材料绵阳351-15中对小种FHTT的抗病性由抗叶锈基因Lr1提供;经分子标记检测SW8588中含有1对显性的抗叶锈病基因,暂命名为LrSW85,该基因位于5DL染色体上与Lr1的STS标记WR003共分离,该抗叶锈基因可能是Lr1的等位基因或紧密连锁基因。【结论】通过基因推导、遗传分析和分子标记等手段,确定小麦材料绵阳351-15中含有抗叶锈基因Lr1;小麦材料SW8588中含有抗叶锈基因LrSW85,该基因可能为Lr1的等位基因或紧密连锁基因。     

小麦抗叶锈病基因Lr19的AFLP标记

 以Thatcher和23个以Thatcher为遗传背景的小麦抗叶锈病近等基因系及TcLr19与Thatcher杂交F2代植株为材料，利用AFLP技术开展了小麦抗叶锈病基因Lr19的分子标记研究。共获得7个与小麦抗叶锈病基因连锁的分子标记：P-AGT/M-GAG289bp（3.3cM）、P-ACA/M-GGT102bp（4.1cM）、P-ACA/M-GGT106bp（4.1cM）、P-AAC/M-CAG123bp（4.9cM）、P-AAC/M-GGT203bp（5.0cM）、P-ACA/M-GGT290bp（5.7cM）和P-ATC/M-GAG293bp（9.6cM）。这些特异性片段经回收、克隆、测序得出了特异带的序列。该研究可促进遗传图谱、物理图谱的构建和小麦抗叶锈病基因Lr19的克隆。     

A SSR Marker for Leaf Rust Resistance Gene Lr19 in Wheat

Microsatellite was carded out in Thatcher, six near-isogenic lines and F2 progeny of TcLr19xThatcher to develop molecular markers for leaf rust resistance gene Lr19. Thirteen primer pairs were screened, of which one primer pair Xgwm44 displayed polymorphsim in the population of TcLr 19, Thatcher, and their F2 generations. One marker closed linked to Lr19 resistance trait was obtained, and was named Xgwm44139bp with the genetic distance 0.9 cM. The research shows that Lr19 has more potential in marker-assisted breeding programs in wheat and provides a step stone for mapping genetic map, physical map and the eventual cloning.     

Identification of <Emphasis Type="Italic">Lr24</Emphasis> with targeted region amplified polymorphism (TRAP) analysis in wheat

This research is aimed at developing TRAP markers, as a probe for library screening, closely linked to or co-segregated with Lr24. Ninety TRAP primer pairs were used to test the resistant and susceptible parents, as well as the resistant bulk and the susceptible bulk in our study. The polymorphic TRAP primers of TcLr24 were employed to genotype the F₂ population from TcLr24×Thatcher subsequently. Ten of 90 TRAP primer pairs displayed polymorphism between TcLr24 and Thatcher, accounting for 11.11%. A further study found that primer ARBI1/RGA-2F generated a 161 bp fragment presented only in the resistance plants of F₂ population. Forty-five other wheat leaf rust resistant NILs and 30 diploid materials of wheat were also tested to detect the specificity of the primer. This specific band was amplified in TcLr19, TcLr29, TcLr38, TcLr42 and TcLr44, but absented in all the 30 diploid materials. It was concluded that this marker ARBI1/RGA-2F was closely linked to Lr24, which could be used to detect Lr24 in the F₂ population of TcLr24×Thatcher, and be further used as a probe for cDNA and BAC library screening of TcLr24.     

6个小麦抗叶锈病近等基因系的cDNA-AFLP差异表达分析

应用cDNA-AFLP技术对小麦抗叶锈病近等基因系TcLr9、TcLr15、TcLr19、TcLr25、TcLr38、TcLr45和感病亲本Thatcher间的表达差异进行分析,共选用226对引物组合对其进行筛选,检测出7 554条条带,平均每对引物可获得33条扩增条带。筛选出68对引物能够在小麦抗叶锈病近等基因系TcLr9、TcLr15、TcLr19、TcLr25、TcLr38、TcLr45和感病亲本Thatcher之间扩增出特异表达条带,特异表达检出率为30.1%。68对引物共扩增出84条特异表达条带,并根据基因表达与否及表达量划分为9种不同的特异表达类型(I~IX)。其中,I、V和VII型特异表达类型为组成型表达,共49条;II、IV、VI和VIII型特异表达类型表达上调,共21条;III和IX型特异表达类型表达下调,共14条。有5种特异表达类型(IV、V、VI、VII、VIII型)可能与小麦的抗病反应相关,并且这5种特异表达类型又分为两类亚型,第一类亚型是小麦抗叶锈病近等基因系与小麦叶锈菌互作时特异表达(I V型)或者表达量明显增加(VI、VIII型),为诱导性特异表达类型;第二类亚型为组成型特异表达类型(V、VII型)。     

Identification of AFLP Markers Linked to Lr19 Resistance to Wheat Leaf Rust

AFLP analyses were carried out on Thatcher, 23 near-isogenic lines and F2 generation of TcLrl9 × Thatcher, to develop molecular markers for gene Lr19 resistance to wheat leaf rust. Seven markers linked to Lr19 resistance trait were obtained,which were P-AGT/M-GAG289 bp (3.3 cM), P-ACA/M-GGT102 bp (4.1 cM), P-ACA/M-GGT106 bp (4.1 cM), P-AAC/M-CAG123 bp(4.9 cM), P-AAC/M-GGT203 bp (5.0 cM), P-ACA/M-GGT290 bp (5.7 cM), and P-ATC/M-GAG293 bp (9.6 cM). All of these specific fragments were isolated from the polyacrylamide gels, reamplified, cloned, and sequenced. The research may facilitate genetic mapping, physical mapping, and the eventual cloning of Lr19.     

小麦抗叶锈基因Lr44的AFLP分子标记

利用AFLP技术借助于小麦抗叶锈近等基因系和TcLr44×ThatcherF2代分离群体材料,获得4个Lr44的分子标记,分别为Paag:Mcta300,Paac:Mcgt85,Paag:Mcta395和Paac:Mcgt90,与目的基因的遗传距离分别为0 01cM、1 1cM、3cM、2 2cM和2 8cM,为分子辅助育种、构建密集的遗传图谱、克隆Lr44以及研究基因编码特性等奠定基础。     

小麦抗叶锈基因Lr37 ISSR分子标记的初步研究

利用ISSR(内部简单重复序列)技术对感病品种Thatcher及20个以Thatcher为轮回亲本的小麦抗叶锈病近等基因系进行分析,找到1个与Lr37基因连锁的ISSR标记。经过多次重复发现,在一套ISSR引物中,引物UBC812在小麦抗叶锈基因Lr37近等基因系间表现多态性。当用这个引物对已知含Lr37基因的3个抗病材料及其它不含Lr37基因的感病材料进行检测时,多态性标记UBC812-1200可以从3个含Lr37基因的抗病材料中检测到1条1200bp的多态性带,而在其它感病材料中均未出现。