高粱丝黑穗病菌3号生理小种抗性遗传研究及抗病基因分子标记

【目的】筛选抗丝黑穗病菌3号生理小种基因的分子标记,从而实现实验室内对抗丝黑穗病的选择,免去在育种中对抗丝黑穗病的田间鉴定。【方法】本研究采用SSR技术,应用分离群体分组分析法,分别利用恢复系分离群体(2381R/矮四)和保持系分离群体(Tx622B/7050B),筛选抗丝黑穗病菌3号生理小种基因的分子标记。【结果】试验得出结果如下,高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性属于质量性状遗传,抗性表现为显性,只要亲本之一抗病,F1代即表现抗病;发现了2个在抗病品系中稳定出现、可作为高粱抗丝黑穗病菌3号生理小种基因标记应用的SSR标记:Xtxp13和Xtxp145。Xtxp13位于B染色体上,Xtxp145位于I染色体上,与抗病基因的重组率分别为9.6%和10.4%,距离抗病基因的遗传图距分别约为9.6cM和10.4cM。【结论】高粱对丝黑穗病菌3号生理小种的抗性可能受2对彼此独立的非等位基因控制,并且基因之间存在着互作;筛选SSR标记时发现,高粱抗丝黑穗病基因的分子标记较易在保持系群体中找到,在恢复系群体中DNA片段多态性较少,表明恢复系和保持系在抗性机制上可能存在差异。     

高粱丝黑穗病抗病基因SSR分析

为了筛选高粱丝黑穗病抗病基冈的SSR标记,以高粱抗病亲本(7050B、2381R)和感病亲本(Tx622B、矮四),及其杂交组合后代为材料,用CTAB法从叶片中提取高粱基因组DNA,通过SSR技术对高粱丝黑穗病3号生理小种抗性基因进行了初步筛选.结果表明:供试109对SSR引物中筛选出扩增条带清晰且稳定的引物94对.其中1个SSR位点Xtxp80与高梁丝黑穗病3号生理小种抗病基因相关.采用Mapmarker软件,对2381Rx矮四组合的98个F2,单株的SSR扩增结果进行了分析,初步确定高粱丝黑穗病3号生理小种抗性基因与SSR位点Xtxp80连锁,距离为8.3cM.     

高粱丝黑穗病菌4号生理小种抗性基因的定位

【目的】对高粱的丝黑穗病菌4号生理小种抗性基因进行定位分析,筛选与抗病基因连锁的分子标记,为抗丝黑穗病育种奠定基础。【方法】以对高粱丝黑穗病菌1、2、3、4号生理小种均表现免疫的材料961541为母本,以对1、2、3号生理小种免疫、对4号生理小种感病的材料V4B及高感材料PI550607为父本,进行杂交,构建F2群体。采用菌土法在播种时进行田间接种,抽穗后对抗/感亲本、F1及F2群体材料进行发病率调查。利用微卫星分子标记技术(SSR)和分离群体分组分析法(BSA)对961541/V4B的F2群体进行抗病基因的定位分析。【结果】961541/V4B组合中,抗病亲本961541发病率为0,感病亲本V4B发病率为21.5%,F1发病率为0,F2群体发病率为7.25%;961541/PI550607组合中,高感亲本PI550607的发病率为64.81%,F1及F2群体发病率分别为0和5%。适合性检验表明,2个组合的F2群体的抗、感病株比率均符合15﹕1(χ2=0.201、0.322,P0.05),4号生理小种的抗病性受2对非等位基因控制。所试274对SSR引物中共有53对引物在抗、感亲本间存在差异。利用筛选出的53对引物进一步对抗、感池进行特异引物筛选,仅位于高粱第1染色体上的SSR引物Xtxp325在抗、感池间表现差异。其中,抗池与免疫材料961541的带型一致,感池与鉴别寄主V4B的带型一致;选取5对引物(Xtxp325、Xtxp302、Xtxp32、Xtxp340和Xtxp248)进行连锁图谱构建,构建的连锁图谱全长355.3 c M,4号生理小种抗性基因Shs1与Xtxp325之间的遗传距离为27.7 c M。【结论】高粱丝黑穗病菌4号生理小种的抗病性受2对非等位基因控制。构建的连锁图谱全长355.3 c M,与发表的连锁图谱有较好的对应关系,高粱丝黑穗病菌4号生理小种抗病基因位于第1染色体上,Shs1与Xtxp325的遗传距离为27.7 c M。     

新疆厚皮甜瓜抗白粉病基因SSR分子标记

【目的】研究厚皮甜瓜抗源的抗白粉病遗传规律,寻找和定位与厚皮甜瓜抗白粉病基因连锁的分子标记,为厚皮甜瓜抗白粉病病基因的定位、克隆和抗病育种等奠定基础。【方法】在明确新疆地区瓜类白粉病生理小种的基础上,以抗病资源收集一号和感病农家品种皇后、F1、BC1P1、BC1P2、F2群体为材料。苗期接种鉴定,分析抗源收集一号抗性遗传规律,并利用SSR标记进行遗传连锁分析。【结果】收集一号对白粉病Podosphaera xanthii生理小种1的抗性由显性单基因控制,对143对SSR引物进行筛选,引物P173-174扩增出的特异性片段与抗病基因表现连锁关系,该片段大小为140 bp,与抗病基因遗传连锁距离为24.0 cM。【结论】P173-174可作为甜瓜抗白粉病分子育种的备选分子标记。     

小麦抗秆锈病基因Sr22的SSR新标记

 【目的】利用微卫星技术筛选与Sr22紧密连锁的标记,从而应用于分子辅助育种选择与抗性种质基因检测分析。【方法】以抗秆锈病单基因系SWSr22与感病品种McN701为亲本杂交获得F1,单粒F1种子自交获得F2群体,选用中国流行小麦秆锈菌小种21C3CTH接种鉴定,进行遗传分析;利用分离群体集群分析法(BSA)对位于7A染色体的73对SSR引物进行多态性筛选,具有多态性的引物再通过SWSr22×McN701的F2抗感群体与F2﹕3家系的植株进行验证。【结果】该单基因系SWSr22对21C3CTH的抗性属于单位点显性遗传,并筛选到2对在亲本及F2抗感群体间揭示多态性的SSR引物Xwmc790和Xwmc633。通过对F2分离群体的分析表明,这2个标记与抗病基因Sr22紧密连锁,呈共显性,分布于该基因的同一侧,位于远着丝点处,与Sr22的遗传距离分别为2.8 cM和10.8 cM。【结论】这2个标记与抗病基因Sr22紧密连锁,经验证可用于小麦抗秆锈病分子标记辅助育种。     

小麦白粉病抗病新基因PmHNK的遗传分析和分子标记定位

 【目的】周98165对河南省当前流行白粉菌生理小种具有较好的抗性,并且综合农艺性状优良。明确其抗白粉病基因及遗传特性,筛选与其紧密连锁的分子标记,为抗白粉病育种提供抗源和理论支撑。【方法】将周 98165与中国春杂交、自交、测交,对双亲及其杂交后代进行苗期鉴定,用小麦白粉病菌08B1进行遗传分析,利用SSR、EST-SSR技术对双亲及抗感池进行筛选和电泳分析,并结合中国春缺四体材料进行染色体定位。【结果】周98165对3个白粉菌高毒力小种抗性良好,其抗病性受1对显性核基因控制,将该基因暂命名为PmHNK。筛选了与PmHNK 连锁的5个微卫星标记,在遗传图谱上的顺序为Xbarc77、Xgwm547、Xwmc326、Xgwm299、PmHNK、Xgwm108,Xgwm299和Xgwm108分别为PmHNK两侧距离最近的标记,图距分别为4.2 cM、5.6 cM,最远标记Xbarc77与PmHNK图距为10.6 cM,并将PmHNK 定位于3BL。【结论】抗病鉴定、遗传分析结合分子标记分析结果表明,PmHNK是一个白粉病抗病新基因。     

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。     

西瓜枯萎病菌生理小种1抗性基因连锁标记开发

【目的】开发与栽培西瓜枯萎病菌生理小种1抗性基因Fon-1紧密连锁的分子标记,为开展西瓜抗枯萎病分子辅助育种提供技术支撑。【方法】以栽培西瓜抗枯萎病品种Calhoun Gray为父本,感病品种Black Diamond为母本杂交获得的F2分离群体为供试材料,采用BSA法对Fon-1基因进行区间定位。依据11份栽培西瓜重测序信息,获取位于定位区间内的候选SNP位点。针对候选SNP位点设计CAPS/dCAPS标记,通过F2代分离群体和种质资源验证上述标记与Fon-1基因的连锁关系。【结果】通过BSA法,将Fon-1基因定位于1号染色体15 cM区间内。利用候选SNP位点信息,开发3个CAPS/dCAPS标记7716_fon、7419_fon和4451_fon,F2代分离群体以及164份西瓜育种材料验证显示,上述3个标记与Fon-1基因的连锁距离分别为0.8、1.0和2.8 cM。【结论】利用栽培品种Calhoun Gray的抗性遗传机制,开发的3个CAPS/dCAPS标记可以有效区分栽培西瓜对枯萎病菌生理小种1的抗病、感病性,为栽培西瓜品种枯萎病菌生理小种1抗性基因快速应用于栽培品种枯萎病抗性改良建立有效的技术手段。     

甜高粱抗丝黑穗病分子标记的建立

[目的]在甜高粱丝黑穗病基因的分子标记研究上有所进展。[方法]以甜高粱抗丝黑穗病品种LTR102、甜高粱感丝黑穗病品种LTR106为试材,应用SSR技术对甜高粱丝黑穗病基因进行分子标记的初步分析。试验中采用CTAB方法提取甜高粱基因组。[结果]通过比较Taq酶用量的不同,进一步优化了Taq酶的用量。用SSR分子标记技术对其进行多态性扩增,所用的20个SSR引物中有16个引物能扩增出清晰的多态性谱带,完全可应用于甜高粱丝黑穗病抗病基因的初步定位。其中有4个引物扩增出了差异带,引物号为:Xtxp 279、Xtxp284、Xtxp36、Xtxp228。[结论]通过比较体系中各不同因素的影响,进一步优化了SSR反应体系,达到了较理想的检测效果。     

高粱抗丝黑穗病分子遗传机制研究进展

抗丝黑穗病是高粱品种审定考虑的最重要的指标之一。尽管接种能有效鉴定和培育抗丝黑穗材料或品种,但高粱抗丝黑穗病基因和分子机制还不清楚,限制了该抗病基因在育种和材料抗性鉴定中的应用。文中简要综述了高粱丝黑病遗传及基因定位,探讨了高粱丝黑穗病抗病分子机理,并介绍了高粱抗丝黑穗病全基因关联分析初步结果。高粱抗丝黑穗病基因克隆与分子标记鉴定有利于提高高粱丝黑穗病抗性材料鉴定的可靠性和精准性,提升抗丝黑穗育种效率,也将为高粱抗丝黑穗病分子机制研究提供候选基因。     

高粱A_2细胞质雄性不育恢复基因的SSR标记分析

用SSR(Short Sequence Repeat,短序列重复)分子标记技术对高粱A2细胞质雄性不育(CMS)恢复基因进行了分析,结果表明对A2CMS的育性恢复表现为基因多位点的独立作用。在三个高粱杂交组合A2V4×1383-2、A2V4×晋粱5号和A2Tx622×晋粱5号中,至少有3个不同的基因位点与A2CMS的育性恢复有关。恢复系核基因组中只要有一个显性位点的存在,与线粒体基因相互作用,便能够使育性得到恢复。SSR标记分析发现,在A2Tx622×晋粱5号和A2V4×晋粱5号的F2群体中,分别找到标记Xtxp65和Xtxp141与育性共分离,标记与恢复基因位点的遗传距离分别为9.1 cM和13.4 cM,分别位于高粱5号(SBI-05)和10号染色体(SBI-10)上。     

高粱SSR分子连锁图谱的构建

选用高粱品种B2V4×1383-2杂交组合获得的F2分离群体(共150个个体)为材料,以SSR标记构建高粱的连锁图谱。通过对129对Xtxp型SSR引物组合进行筛选,共得到75对多态性引物,利用筛选出的75对引物进行选择性扩增,得到了75个SSR多态性位点。经Map maker/EXP(version 3.0)软件处理,构建了包含12个连锁群,46个遗传标记的连锁图谱,该图谱覆盖443.9 cM,平均图距为9.6 cM。     

高粱甲基化连锁群A、B的构建及甲基化位点、甲基化模式的分析

 【目的】构建高粱甲基化连锁群A和B,并分析其上的甲基化位点分布及甲基化模式变化。【方法】从高粱品种强优势组合B2V4×1383-2杂交组合获得的F2分离群体（共150个体）为材料,以SSR标记为锚定标记,采用SSR和MSAP标记技术,并用Mapmaker/Exp（Version 3.0）和Map/Draw 2.1软件进行分析。【结果】构建出高粱甲基化连锁群A-a和A-b及甲基化连锁群B-a和B-b,其中,甲基化连锁群A覆盖高粱基因组93.7 cM,包含10个SSR标记、20个MSAP标记,甲基化连锁群B覆盖高粱基因组90.4 cM,包含4个SSR标记、39个MSAP标记;连锁群A-a上甲基化位点仅来源于EcoRⅠ/MspⅠ酶切组合,而其它连锁群上甲基化位点来源于EcoRⅠ/MspⅠ和EcoRⅠ/HpaⅡ 2种酶切组合;甲基化连锁群A-b和B-b上各存在一个稍密集的甲基化位点区域,而连锁群B-a上存在一个较密集的甲基化位点区域;基于同一酶切的高粱亲本间有多态性差异,F2群体存在分离,高粱亲本与杂交种F1的甲基化模式有2种类型的变化。【结论】MSAP标记可以检测到大量的甲基化差异片段,结合锚定的SSR标记,能够有效地构建植物基因组的甲基化遗传连锁群或遗传连锁图谱;在连锁群上检测到3个密集的甲基化位点区域,分别位于SSR标记Xtxp 302、Xtxp 96及Xtxp 304附近;在获得的连锁群中,发生去甲基化反应的甲基化位点数高于甲基化水平提高的位点数。     

高粱DNA的提取纯化及抗丝黑穗病基因的初步分析

[目的]为快速选育抗病高粱新品种提供理论依据。[方法]采用CTAB法提取高粱基因组DNA,运用RAPD分子标记技术对高粱的抗丝黑穗病基因进行初步分析。[结果]琼脂糖凝胶电泳检测结果表明,采用CTAB法提取高粱叶片DNA有较好的提取效果。通过对70个随机引物进行筛选,获得了34个具有多态性扩增谱带的RAPD引物,确定为适宜引物。34个适宜引物共扩增出107条谱带,平均每个引物扩增出3.1条谱带,使高粱基因组呈现出1种多态性。[结论]高粱抗丝黑穗病基因的RAPD扩增谱带集中分布在600～3 000 bp。     

黄早四抗玉米丝黑穗病近等基因系的创建

[目的]创建黄早四抗玉米丝黑穗病近等基因系,为其在育种和生产中的广泛应用奠定基础。[方法]采用常规的杂交、回交、自交技术与分子标记辅助选择相结合,对黄早四进行了抗丝黑穗病的成功转育,并对其近等基因系进行研究,观察回交转育成的近等基因系的抗感变异及配合力变化特点。[结果]对照黄早四发病率46%,入选的25个抗病黄早四近等基因系发病率均小于10%,入选率为92.6%;多数抗病黄早四近等基因系与对照黄早四之间的配合力差异不显著,而M135、M140等几个自交系所配制的杂交种产量突出,超过对照郑单958,表现出较高的配合力。[结论]试验所得抗玉米丝黒穗病黄早四近等基因系的表型和配合力都已经非常接近黄早四,而其抗玉米丝黑穗病能力大大提高,从而解决了黄早四不抗玉米丝黑穗病的难题。     

RAPD分子标记技术在甜高梁基因组研究中的应用

[目的]应用RAPD技术对甜高粱丝黑穗病基因进行分子标记研究。[方法]以抗病亲本7050B与感病亲本TX622B杂交后的F2代以及抗病甜高粱品种8113和感病甜高粱品种8101为试材，用CrAB法提取DNA，用RAPD分子标记技术对其DNA进行多态性扩增与初步分析，同时对琼脂糖凝胶电泳检测体系进行优化。[结果]CTAB法适宜提取DNA。在对抗病亲本7050B与感病亲本TX622B杂交后的F1代进行RAPD标记时，用60个引物进行筛选，其中27个引物扩增出了多态性谱带；应用20个具有多态性扩增谱带的引物对抗病甜高粱品种8113和感病甜高粱品种8101进行RAID分析时，共有7个引物扩增出了差异谱带，分别为S56、S66、S67、S70、S72、S75、S78。[结论]该研究为甜高粱优良品种的培育提供科学基础。     

不同接种方法·播种方式和播种密度对高粱乌米生产的影响

[目的]研究不同播种密度和接种播种方法对高粱乌米生产的影响。[方法]以沈杂5号为供试品种,以高粱乌米3号生理小种为供试菌种,对不同接种方法下高粱白米的接种率,不同播种方法下高粱乌米的出苗率和接种率,不同密度下高粱乌米的农艺性状及效益进行了研究。[结果]菌土法接种优于拌种法,以0.6%浓度配制菌土接种法接种率可达到87.03%;穴播法和开沟点播法出苗率和接种率均较高,分别为95.00%以上和近90.00%。12.0万~15.0万株/hm~2播种密度单个乌米农艺性状和经济效益能达到较好平衡,经济效益达7万元/hm~2以上。[结论]建议在生产上推广菌土法接种、穴播或开沟点播、密度为12.0万~15.0万株/hm~2的生产方式进行高粱乌米的生产。