甘肃省大麦条纹病菌遗传多样性及致病力差异

为了解甘肃省大麦条纹病病原菌Pyrenophora graminea的遗传多样性及致病力差异,运用RAPD分子标记技术对大麦条纹病菌不同菌株进行遗传多样性分析,并采用三明治法进行菌株致病力差异研究。结果表明:17个RAPD标记从45个菌株中扩增出126条带,平均每个标记7.41条带,遗传相似系数范围为0.468 3～0.984 1,平均值为0.830 8,当遗传相似系数为0.723 6时,可将供试菌株划分为4个类群,分别包含41、2、1和1个菌株;致病力测定结果显示菌株QWC较菌株QQ致病力强,两菌株除在品种‘甘啤2号’和‘GP-3’上无致病力外,在其他供试品种上致病力均存在差异。表明大麦条纹病菌不同菌株间存在遗传差异,且菌株QWC和菌株QQ存在致病力差异。     

大麦抗条纹病与SSR标记的关联分析

为了解不同来源大麦的遗传多样性,并筛选与抗条纹病性状相关联的SSR标记,采用三明治法通过人工接种大麦条纹病菌Pyrenophora graminea对180份大麦材料进行抗性鉴定,通过119对多态性SSR引物对180份大麦材料进行SSR标记分析,并用一般线性模型(general lineal model,GLM)和混合线性模型(mixed lineal model,MLM)进行大麦抗条纹病与SSR标记的关联分析。结果表明,人工接种大麦条纹病菌后共鉴定出10份免疫、9份高抗、25份抗病、70份感病和66份高感大麦材料;119对多态性SSR引物从180份大麦材料中共检测出559个等位变异位点,平均为4.70个,变幅为2～14个,基因多样性和多态性信息含量变幅分别为0.05～0.88和0.05～0.86;群体结构分析表明供试大麦材料可分为2个亚群。基于GLM和MLM分别检测到14个和10个与大麦条纹病抗性相关联的SSR标记,对表型变异的解释率变幅分别为4.46%～9.76%和3.25%～7.87%,其中Scssr08238和BMS64标记均与大麦条纹病抗性呈极显著相关,二者在GLM中解释率分别为9.76%和8.00%,在MLM中解释率分别为7.87%和5.61%。本研究所鉴定的大麦抗性种质可作为抗源用于抗病育种,与抗性相关联的SSR标记可用于大麦抗条纹病的分子标记辅助选择育种。     

外源水杨酸诱导大麦对条纹病的抗性研究

 条纹病是影响大麦生产的主要病害之一,降低大麦条纹病的发生对大麦稳产具有重要意义。水杨酸作为植物内源激素,可以通过激活植物过敏反应和调节植物病程相关蛋白基因表达从而诱导植物产生系统性抗性。本研究以感病大麦品种Alexis为材料,分别采用0、5、10、15和20 mmol·L^-1浓度的水杨酸浸种后接种大麦条纹病菌(Pyrenophora graminea),三叶期调查Alexis的发病率、病情指数及生长状况;以10 mmol·L^-1浓度的水杨酸处理Alexis种子后人工接种P. graminea,测定不同侵染时间Alexis胚芽的过氧化物酶(POD)、过氧化氢酶(CAT)、超氧化物歧化酶(SOD)及苯丙氨酸解氨酶(PAL)活性,并检测侵染8 d后Alexis抗病相关基因的相对表达量,旨在明确不同水杨酸浓度对Alexis抗病性的影响及水杨酸诱导Alexis产生抗性的机制。结果表明:0、5、10、15和20 mmol·L^-1的水杨酸处理下,Alexis的发病率呈先下降后上升的趋势,病情指数与发病率的变化趋势一致;10 mmol·L^-1的水杨酸处理下Alexis的发病率及病情指数较其他浓度处理显著降低;10 mmol·L^-1的水杨酸处理下,Alexis的株高、根长、鲜质量及干质量变化显著,分别是0 mmol·L^-1水杨酸处理的1.27、1.33、1.27和1.47倍;Alexis萌发2~8 d内,接菌后Alexis胚芽的POD、CAT及SOD活性均高于不接菌处理,PAL活性于第2、4和8 d 时高于不接菌处理;水杨酸接菌处理下Alexis胚芽的POD、CAT、SOD及PAL活性均高于接菌处理;第8 d 水杨酸接菌处理下Alexis抗病相关基因HORVU2Hr1G116090(TGA)和HORVU2Hr1G033620(PR)的相对表达量较接菌处理显著升高,可能参与了Alexis对条纹病菌抗病调控。研究结果可为应用水杨酸防治大麦条纹病提供理论依据。     

大麦条纹病菌基因Pgr03902致病功能研究

为明确基因Pgr03902(序列号：OP999070)是否参与调控大麦条纹病菌的致病性，为大麦条纹病菌致病机理的研究提供理论依据，本研究运用生物信息学、亚细胞定位和基因干扰技术初步研究了该基因功能。结果表明，Pgr03902基因开放阅读框大小为348 bp,编码116个氨基酸，编码蛋白二级结构中无规则卷曲较多，编码蛋白具有酸性、不稳定性、亲水性、无信号肽结构等特性；亚细胞定位结果显示，Pgr03902基因在细胞核和细胞膜上均有表达；采用PEG介导的原生质体转化法获得了1个干扰菌株ΔPgr03902,RT-qPCR结果表明，ΔPgr03902中Pgr03902基因表达量较野生型菌株QWC下降了60.79%(P<0.05),对干扰菌株的营养生长、菌丝形态观察以及致病性研究结果显示，ΔPgr03902生长速率和致病力均显著低于野生型菌株QWC(P<0.05)。以上结果表明，Pgr03902参与该菌的生长发育和致病过程。本研究初步明确了Pgr03902基因在大麦条纹病菌侵染过程中的功能，为进一步研究大麦条纹病菌与寄主之间互作奠定了基础。     

我国小麦生产品种豫麦13中抗条锈基因的分子定位

以豫麦13为父本,偃展1号为母本配制杂交组合构建分离群体,对豫麦13进行抗条锈病遗传分析,并采用SSR标记技术对豫麦13中抗条锈基因进行分子定位.豫麦13和偃展1号组合的F5代材料接种条中31号,其抗感株系分离比率为2.43:1,接近3:1的理论比值,表明豫麦13对条中31号的抗性由2对基因控制;在所用的290对SSR引物中,2B染色体上有Xgwm501、Xgwm120、Xgwm429、Xgwm374、Xwmc441、Xwmc360等6个标记与抗病基因连锁,在3B染色体上有Xwmc 3和Xgwm131等2个标记与抗病基因连锁,表明豫麦13中的抗条锈基因位于2B和3B染色体上.与已知的定位于2B和3B上的抗条锈基因进行比较分析,确定豫麦13中的抗条锈基因为不同于已知抗病基因的未知基因.     

小麦品种天选43抗条锈性遗传分析及抗病基因的分子标记

 天选43是由8845-01-01-1-1和抗源材料贵农22杂交选育而成的普通小麦品种,对我国目前所有条锈菌生理小种均表现良好抗性。为明确其抗条锈性遗传基础,本研究选用当前条锈菌流行小种CYR32和CYR33,对天选43与感病品种铭贤169杂交F₁、F₂和F₃代群体进行遗传分析,同时应用460对SSR引物对接种CYR32的天选43/铭贤169 F₂代150个单株群体进行抗病基因定位。结果表明,天选43对CYR32抗性由1对显性基因控制,而对CYR33抗性由1对隐性基因控制。筛选到10个与抗CYR32基因连锁的SSR标记Xwmc134、Xgwm413、Xbarc187、Xwmc406、Xcfd65、Xgwm18、Xbarc181、Xbarc137、Xwmc419和Xgwm230,两侧距离目的基因最近的标记为Xgwm18和Xgwm413,遗传距离分别为0.8 cM和3.4 cM,并初步将其抗病基因定位于小麦染色体1BS上,暂命名为YrTx43。基因来源、抗病遗传分析、分子标记检测及染色体位点分析表明,YrTx43很可能是与Yr24、Yr26具有等位性的抗条锈基因。     

大豆对灰斑病菌15号小种的抗病基因定位及标记检测

为明确大豆对灰斑病菌15号小种的抗性位点,以大豆抗病品种垦丰16、感病品种绥农10及其杂交F₂、F₃代群体为试验材料,在接种鉴定的基础上,运用SSR标记技术及分离群体组群分析法(BSA法)对垦丰16抗病基因进行了定位,并应用108份大豆新品系对标记进行了符合性检测。结果表明,垦丰16对15号小种的抗性受1对显性基因控制,抗病基因位于大豆染色体组的J连锁群上,将该基因定名为Rcs15。用Mapmaker/Exp 3.0 b进行连锁分析,获得了5个与抗病基因紧密连锁的SSR标记:Satt 529、Satt 431、Sat_151、Satt 547和Sat_224,标记与抗病基因间的排列顺序和遗传距离为Sat_151-10.7 cM-Satt 529-18.5 cM- Rcs15-6.7 cM-Satt 547-7.8 cM-Sat_224-10.7 cM-Satt 431。标记符合性检测结果显示,Satt 547和Sat_224的检测准确率达到85%以上,可用于分子标记辅助选择育种和抗源筛选。     

中国小麦贵州98-18中抗叶锈基因的分子定位

小麦(Triticum aestivum)品系贵州98-18对中国目前大多数叶锈菌(Puccinia triticina)生理小种表现抗性。基因推导表明,贵州98-18可能携带新的抗叶锈基因。为了有效利用这一抗源,将贵州98-18和感病小麦品种郑州5389杂交,获得F1、F2代群体,用我国叶锈菌优势小种THTT对双亲及其杂交后代进行接种鉴定。结果表明,贵州98-18对THTT的抗性由1对显性基因控制,暂命名为LrG98。采用SSR技术对贵州98-18携带的抗病基因进行分子标记,共筛选了1 274对SSR或STS引物,位于1BL染色体上的4对引物可在抗/感池和双亲中扩增出多态性DNA片段。遗传连锁分析结果表明,该抗病基因位于小麦1BL染色体上,与Xbarc582-1B和Lr26的STS标记ω-secali(Glu-B3)的遗传距离最近,均为3.8 cM。该基因与目前所有已知的抗叶锈基因不同,可能是1个新的抗病基因。     

大麦条纹病菌致病性分析及抗性种质精细鉴定

为探明大麦条纹病菌Pyrenophora graminea的致病性差异,鉴定筛选抗病大麦种质材料,将15株大麦条纹病菌菌株通过三明治法种子幼芽接种至5个鉴别品种,分析菌株的致病性分化情况;通过在田间孢子喷雾穗部接种和三明治法种子幼芽接种对145个田间种植表现抗病品种进行抗条纹病精细鉴定。结果显示,15株菌株对5个鉴别品种致病性有一定差异,可划分为9个致病类型,其中致病类型Ⅱ、Ⅲ和Ⅳ为优势致病类型,每个致病类型菌株数均占总菌株数的20.0%,其它致病类型的菌株均占总菌株数的6.7%;致病类型Ⅰ菌株致病力最强,对5个鉴别品种表现高感。孢子悬浮液喷雾接种田间试验结果显示,90个大麦品种表现为抗病,占总数的62.1%,其中表现免疫的品种12个、高抗品种26个、中抗品种52个,分别占总数的8.3%、17.9%、35.9%。种子幼芽接种温室条件下发病鉴定结果显示,90个抗病品种接种致病类型ⅢP05菌株,对其表现抗病的品种有28个,占供试品种总数的31.1%,表现免疫的品种10个、高抗品种7个、中抗品种11个,分别占供试品种总数的11.1%、7.8%、12.2%;接种致病类型ⅠP01菌株,对其表现抗病的品种14个,占总数的15.6%,其中表现免疫的品种4个、中抗品种10个,分别占总数的4.4%和11.1%。说明强毒性菌株P01可作为大麦条纹病抗性鉴定接种的常用菌株。     

与番茄枯萎病抗病基因I-1连锁的AFLP和SSR分子标记

本研究以番茄枯萎病抗病品种‘05045’与感病品种‘051451’为亲本配制杂交组合。用870对AFLP引物及319对SSR引物对348个F2代分离群体进行连锁分析,得到4个与番茄枯萎病抗病基因I-1连锁的AFLP标记和2个SSR标记,分别是E41M60-D、E41M62-C、E86M36-B、E32M44-E和SSR108、SSR276,与抗病基因I-1的连锁遗传距离分别为4.7、5.3、8.9、11.5cM和6.1、9.3cM。     

普通小麦-华山新麦草易位系9020-17-25-6抗条锈性遗传分析及分子标记

为明确普通小麦-华山新麦草易位系9020-17-25-6的抗条锈病基因及其遗传特点,利用中国条锈菌小种CYR29对9020-17-25-6、铭贤169及其杂交后代F1、F2、F3代进行苗期抗条锈性鉴定及遗传分析,选取48条RGAP引物和491对SSR引物对接种CYR29的F2代群体进行筛选,寻找与抗病基因连锁的分子标记。结果表明:9020-17-25-6对CYR29具有良好的抗条锈性,由1对显性基因独立控制,暂定名为Yr Hua9020。筛选到2个RGAP标记(M1和M2)和位于染色体3AS上的4个SSR标记(Xwmc11、Xwmc532、Xcfd79、Xgwm2)与Yr Hua9020连锁,与目的基因的遗传距离分别为6.9、9.5、17.8、12.2、7.2和17.8 c M。与已定位于3A染色体上的抗条锈病基因的比较研究表明,Yr Hua9020是一个与已知基因不同的新的抗条锈病基因。     

普通小麦-柔软滨麦草易位系M852-1抗条锈基因的遗传分析和分子作图

 M852-1是经杂交和回交培育的普通小麦-柔软滨麦草易位系,苗期对我国小麦条锈菌流行小种均表现良好抗性。为明确其抗条锈性遗传规律,本研究选用条锈菌流行小种（类型）CYR29、CYR32、CYR33和Su11-7的单孢菌系对其与铭贤169杂交F₁、F₂、F₃及BC₁代群体进行遗传分析, 同时应用420对SSR引物对接种CYR32的M852-1/铭贤169 F₂代144个单株作图群体进行抗病基因定位。结果表明,M852-1对供试小种均表现免疫或近免疫,对CYR29的抗锈性由1对显性基因控制,对CYR32、CYR33和Su11-7的抗锈性均由1对隐性基因控制。筛选到3个与抗CYR32基因连锁的SSR标记Xbarc124、Xbarc200和Xgwm429,遗传距离分别为6.3、5.6 和 9.7 cM。根据SSR标记锚定性将该基因定位于小麦2BS染色体,暂命名为YrM852。基因来源、分子标记检测及染色体位点分析表明,YrM852很可能是1个不同于目前已知抗条锈病基因的新基因。     

小麦品系中梁93444的抗条锈性遗传分析与分子作图

为明确抗锈品种中梁93444抗条锈基因及遗传特点,用CYR30、CYR31、CYR32对该品种、铭贤169及杂交组合进行遗传分析,用SSR技术对分离家系F_3-3进行PCR扩增和电泳分析。结果显示,中梁93444对CYR30、CYR31的抗病性均由1对显性和1对隐性基因控制,对CYR32由2对显性互补基因控制;F_3-3分离家系对CYR32的抗病性由1对显性基因控制,该基因暂命名为Yr93444。对F_3-3分离群体进行SSR标记,建立了与该基因连锁的8个标记Xgwm122、Xwmc702、Xwmc644、Xwmc794、Xgwm328、Xwmc455、Xgwm372、Xwmc819,遗传距离分别为38.1、30.7、22.9、15.6、10.0、6.9、3.5和2.8 cM。 应用SSR标记、中国春及缺四体将Yr93444定位于2AL上。系谱分析和SSR分子标记检测表明,该基因是来自中间偃麦草的新抗条锈基因。用与该基因紧密连锁的SSR标记Xgwm372和Xwmc819检测中梁品种和黄淮麦区主栽品种,发现89%中梁品种含该抗病基因,而86%黄淮麦区主栽品种不含该抗病基因,表明该基因应用潜力很大。     

普通小麦-柔软滨麦草易位系M97抗条锈基因的遗传分析和分子作图

为了明确M97抗条锈性遗传规律,在苗期用7个小麦条锈菌系对M97与感病品种铭贤169的杂交后代F1、F2、F3和BC1代进行抗条锈性遗传分析,并对M97抗Sun11-4的抗条锈基因进行SSR分子标记。M97对Sun11-4和Sun11-11的抗病性均由1对显性基因控制,对CY29、CY30、CY33的抗病性由1显1隐2对基因共同控制,对CY31的抗病性由2对显性基因独立或重叠作用控制。以接种Sun11-4的F2代分离群体构建作图群体,筛选到Xwmc222、Xwmc147、Xbarc229和Xwmc339等4个与抗病基因连锁的SSR标记,其遗传距离分别为3.4、4.8、7.6和12.1 cM。将该抗病基因定位于小麦1DS染色体,且该基因不同于已知的抗条锈基因,暂命名为YrM97。用YrM97两侧遗传距离最近的2个标记Xwmc222和Xwmc147对42个黄淮麦区主栽小麦品种进行分子检测,仅有9.5%的品种具有与YrM97相同的标记位点。     

小麦抗白粉病基因Pm2的SSR标记筛选

为筛选与小麦抗白粉病基因Pm2紧密连锁的分子标记,将感病品种Chancellor与Pm2的近等基因系杂交,获得F1、F2分离群体,采用分离群体分组法对Pm2进行了微卫星(microsatellite,又称simple sequence repeats,SSR)标记分析.结果表明,定位于小麦5D染色体上的71对SSR引物中有12对引物能在Pm2的近等基因系、Chancellor间稳定地揭示出多态性差异,7对引物Xcfd189、Xcfd29、Xcfd8、Xcfd102、Xcfd7、Xcfd57和Xgwm190分别能在抗病、感病池间和F2分离群体的抗病、感病单株间稳定地扩增出特异性产物.7对引物所扩增的特异谱带分别为:Xcfd189360、Xcfd29190、Xcfd8160、Xcfd102250、Xcfd7200、Xcfd57245和Xgwm190210,它们与Pm2基因间的遗传距离分别为0、1.5、2.3、5.4、10.2、31.5和54.3 cM,其中标记Xcfd189360与Pm2共分离,标记Xcfd29190、Xcfd8160和Xcfd102250与Pm2紧密连锁,可用于Pm2的标记辅助选择.     

小偃9366抗条锈病基因的遗传分析及分子作图

为了明确小偃9366抗条锈病遗传特点,对小偃9366与铭贤169及其杂交F₁、F₂、F₃和BC₁F₁代进行温室苗期抗条锈性遗传分析,选取400余对SSR引物对接种CYR31的群体进行分子标记,并利用目标基因的侧翼引物分析99个黄淮麦区主栽小麦品种。小偃9366对CYR25的抗病性由1显、1隐2对基因独立控制,对CYR27的抗病性由3对显性基因控制,其中2对基因表现累加作用,对CYR30 和CYR31的抗病性均由1对显性基因独立控制,对Su11-4的抗性由2对隐性基因独立控制。位于2AL上的6个标记Xwmc794、Xwmc455、Xwmc261、Xgwm47、Xgwm294和Xcfd168与抗CYR31基因(暂命名Yrxy9366)连锁,与目的基因的遗传距离分别为10.8、6.5、3.2、4.4、16.0和32.8 cM,将Yrxy9366定位在2AL上。利用Xwmc261、Xgwm47两个引物分析99个黄淮麦区主栽小麦品种,仅5%检测到同源片段。研究表明Yrxy9366是一个新的抗病基因。     

小麦-滨麦易位系M8657-1抗条锈病基因遗传分析和分子标记

 M8657-1, one of the wheat translocation lines derived from Leymus mollis Trin. Hara, is possessed of effective resistance at all stages to Su-ll and other dominant races of Puccinia striiformis f. sp. tritici in China. Seedlings of the parents, F₁, and F₂ progeny derived from the cross of M8657-1 (resistant) Mingxian169 (susceptible) were inoculated with Su-ll in greenhouse to identify and map the probable new stripe rust resistance gene. The results suggested that the stripe rust resistance in M8657-1 was conferred by a pair of recessive genes. Simple sequence repeat (SSR) technique was used to detect molecular marker associated with the resistance gene:208 pairs of wheat SSR primers were used to screen the two parents, as well as resistant and susceptible bulks and then three SSR markers were selected for genotyping the F₂ population. The geue, temporarily designated as YrLml, was found to be located on the chromosome 7DL and flanked by three SSR markers GDM67, WMC150 and WMC671, with the genetic distance of 5.0, 9.7 and 11.8cM, respectively.     

Molecular Mapping of the rps1.a Recessive Gene for Resistance to Stripe Rust in BBA 2890 Barley

ABSTRACT Stripe rust, caused by Puccinia striiformis f. sp. hordei, is one of the most important diseases of barley in the south-central and western United States. Growing resistant cultivars is the best approach for controlling the disease. The barley genotype BBA 2890 has all-stage resistance against all races of P. striiformis f. sp. hordei (PSH) identified thus far in the United States. The resistance in BBA 2890 is controlled by a single recessive gene, rps1.a. The objectives of this study were to identify resistance gene analog polymorphism (RGAP) markers for the all-stage resistance gene rps1.a, to map the gene on a barley chromosome using chromosome-specific simple sequence repeat (SSR) markers, and to determine the presence or absence of the flanking RGAP markers for the gene in 24 barley genotypes. Seedlings of the parents and 200 F(8) recombinant inbred lines (RILs) were tested for resistance to pathogen races PSH-14, PSH-48, and PSH-54 in the greenhouse in 2005. Genomic DNA was extracted from the parents and 150 F(8) RILs. The RGAP technique was used to identify molecular markers for the rps1.a gene. Twelve primer pairs generating repeatable polymorphic bands were selected for genotyping the 150 F(8) RILs. A genetic linkage group was constructed for the resistance gene with 13 RGAP markers and four chromosome-specific SSR markers. The four SSR markers mapped the gene on the long arm of barley chromosome 3H. The closest RGAP marker for the resistant allele was within a genetic distance of 2.1 centimorgans (cM). The closest marker for the susceptible allele was 6.8 cM away from the locus. The two closest RGAP markers for the resistant allele detected polymorphisms in 67 and 71% of the 24 barley genotypes when used individually, and detected polymorphism in 88% of the genotypes when used in combination. This information should be useful in incorporating the resistance gene into barley cultivars and in pyramiding the gene with other resistance genes for superior stripe rust resistance.