利用SNP芯片和BSA分析规模化定位小麦抗白粉病基因

规模化定位小麦品种携带的抗白粉病基因对于抗病性种质创新和新品种选育具有重要的意义。本研究采用Illumina Infinium iSelect 90k SNP芯片结合集群分离分析法(bulked segregate analysis,BSA)对36个河南省小麦新品系携带的抗白粉病基因进行了定位。SNP芯片检测表明,在24个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到一个明显富集的SNP峰,表明其可能携带单一主效抗白粉病基因;在其他12个小麦品系构建的抗、感池DNA间可检测到多个SNP峰,推测其可能含多个抗白粉病基因。有26个小麦品系在2AL染色体上检测到的SNP数目最多,推测其携带位于2AL染色体上的Pm4b抗白粉病基因。开发出与2AL染色体上抗白粉病基因紧密连锁的分子标记Xwggc116,可用于这些小麦品系中抗白粉病基因的分子检测。研究结果表明高通量SNP分析技术平台可以用来规模化定位小麦品种中的抗白粉病基因,明确了河南省抗白粉病小麦品系中携带Pm2、Pm4b、Pm21和新1BL/1RS易位等有限的抗白粉病基因,抗病基因资源非常狭窄,亟需引进新的多样化抗病基因资源,拓宽遗传基础,培育抗病小麦新品种。     

小麦条锈病抗性基因研究进展及在育种中的应用

概述了已知小麦条锈病抗性基因的来源、染色体定位和分子标记研究现状,回顾了抗性品种与生理小种的演变,评价了小麦抗条锈基因,并浅谈了小麦抗条锈基因的分子标记在育种中的应用     

来自野生二粒小麦的抗白粉病基因PmAS846及其染色体定位和分子标记分析

N9738是经抗性定向选择和农艺性状筛选所培育的抗白粉病普通小麦新种质,携带来自野生二粒小麦As846的抗白粉病基因PmAS846,在苗期和成株期高抗白粉菌生理小种E09和陕西关中地区流行菌系,本研究对该种质携带的抗白粉病基因进行了染色体定位和分子标记分析。对N9738和高感小麦白粉病的普通小麦品种辉县红杂交的F₁、F₂代分离群体和F_2:3代家系进行白粉病抗性鉴定和遗传分析证实,N9738苗期抗性由1个显性抗白粉病基因控制,单(缺)体分析将该基因定位在小麦5B染色体上。采用位于5B染色体的分子标记结合集群分离分析法(BSA法)分析,筛选出与PmAS846连锁的11个SSR标记和2个EST-STS标记,PmAS846两翼的SSR标记Xgwp3191和Xfcp1与该基因的遗传距离分别为7.3 cM和1.8 cM,EST-STS标记BF202652和BF482522与该基因的遗传距离均为5.1 cM。根据该基因两翼SSR标记对中国春5B染色体缺失系(Bin系)的分析将其定位在5B染色体长臂0.75~0.76区域。研究结果为PmAS846的分子标记辅助选择和精细定位奠定了基础。     

水稻第11染色体抗稻瘟病基因研究进展

随着稻瘟病抗性基因的不断发掘与分离克隆,抗病基因在水稻基因组遗传图谱和物理图谱的分布及不同类型抗病基因的结构特点逐渐明了。目前鉴定的水稻抗稻瘟病基因主要分布在除第3染色体以外的其余染色体上,其中第11染色体上分布的稻瘟病抗性基因数目至少有24个。此文概述了水稻抗瘟病基因在基因组的分布和抗性基因的结构特点,重点介绍了水稻基因组第11染色体稻瘟病抗性基因的定位、克隆以及抗病基因类似物和抗性基因在该染色体上的分布特点,并对稻瘟病抗性基因在水稻育种中的应用提出了展望。     

小麦抗白粉病基因pm42的EST连锁图谱构建和比较基因组学分析

目的基因精细遗传连锁图谱的构建是图位克隆的基础,小麦功能基因精细遗传连锁图谱的构建依赖于比较基因组学分析。水稻和短柄草(Brachypodium distachyon)基因组序列是小麦比较基因组学分析和功能基因精细遗传定位的重要工具。本研究利用小麦、短柄草和水稻的基因组共线性关系对小麦抗白粉病基因pm42进行比较基因组学分析,明确了pm42基因所在2BS基因组区域与短柄草第1染色体和水稻第3染色体直系同源基因组区域的对应关系,开发出与抗白粉病基因pm42连锁的EST-SSCP (expressed sequence tag-single strand conformation polymorphism)标记CD452782和BF201235,EST-STS (expressed sequence tag-sequence tagged site)标记CJ674042、EB513371和CV771633,构建了pm42基因EST标记遗传连锁图谱,CJ674042、BF201235、CD452782和CV771633位于pm42近端粒侧,距离pm42的遗传距离分别为1.9、12.0、19.7和25.7 cM;EB513371位于pm42近着丝粒侧,与pm42的遗传距离为14.6 cM。整合原有的作图数据,构建了pm42基因的高密度比较基因组学遗传连锁图谱,pm42被定位于3.3 cM的区间,该区间对应于短柄草66 kb的基因组区域及水稻69 kb的基因组区域。该结果为抗白粉病基因pm42高密度精细遗传连锁图谱构建、分子辅助选择和基因聚合奠定了基础。     

水稻材料IR65482抗稻瘟病基因鉴定与定位

水稻材料IR65482对不同地区的稻瘟菌小种具有广谱抗性,已知其第6号染色体上具有一个抗稻瘟病病基因Pi40(t)。本研究应用极端分离混合池重测序策略,对IR65482抗稻瘟病基因进行鉴定,并在其第11号染色体上鉴定到另一个抗稻瘟病基因。进一步利用IR65482与日本晴配置的F2群体进行基因定位,将IR65482抗稻瘟病基因定位在水稻第11染色体末端InDel标记OSL3-2和OSL3-5之间约425 kb的区间。本研究结果对利用IR65482开展水稻抗稻瘟病育种具有指导意义,也为后续克隆IR65482的抗病基因提供了理论依据。     

科技动态

我国最先发现了抗条锈病新基因由国家"863"计划项目(2006AA100102)、国家"973"计划项目(2004CB117200)资助,中国农业科学院作物科学研究所张增艳、辛志勇研究员课题组,筛选出高抗我国小麦条锈菌优势小种条中28～32、水源致病型4的人工合成小麦新种质CI108,发现其含有一个抗条锈病新基因YrC108,并利用分子标记对该基因进行染色体定位,不仅为抗条锈病小麦育种提供了新抗源,而且为高效分子育种提供了选择标记。     

小麦种质CH7015中抗白粉病基因的SSR定位

为了明确小麦与八倍体小偃麦远缘杂交培育的小麦新种质CH7015中抗白粉病基因的来源及其在染色体上的具体位置。将CH7015与感病品种台长29杂交,对其F_1、BC_1、F_2群体接种白粉病,进行抗病性鉴定和抗感杂交后代的遗传分析,选取分布于小麦21对染色体上的825对SSR引物,采用群体分离分析法(BSA)对台长29×CH7015的F_2群体进行标记筛选。结果显示,CH7015抗性受1对显性核基因控制,其抗白粉病基因PmCH7015可能来源于中间偃麦草。通过抗感基因池和群体筛选,获得5个连锁标记,分别为:Xwmc657、Xgpw2328、Xwmc68、Xgpw4079和Xgpw7272。其中,Xwmc68和Xgpw4079位于PmCH7015两侧,遗传距离分别为8.2,1.4 cM。中国春缺体-四体和双端体的验证结果将抗病基因定位于小麦4B染色体的短臂上(4BS)。综上所述,由于小麦4BS染色体上尚无有关抗白粉病基因的报道,因此,推测PmCH7015是一个新发现的抗白粉病基因位点,其抗性可能来源于中间偃麦草。     

小麦抗白粉病基因Pm43定位区段内RGA分析

利用普通小麦测序草图可从基因组范围内对小麦单条染色体上的某个区段进行分析。Pm43是作物遗传与分子改良山西省重点实验室在小麦2D染色体长臂上定位的一个抗白粉病基因。利用信息学方法分析Pm43所在物理图谱、遗传图谱和基因组图谱上的位置,可为其精细定位乃至候选基因的确定提供参考。试验采用Pm43两侧标记序列进行比对,将Pm43定位于染色体C-2DL3-0.49区间的79~99 c M内,所在基因组区段为2DL_9835990~2DL_9823315。利用目前已克隆小麦抗病基因的保守基序作为探针,从目标区段内检索出89条包含抗病基因类似物(Resistance gene analogues,RGA)序列的scaffold,其中,36条scaffold被诊断出含有SSR位点,之后针对SSR位点开发分子标记。利用携带有Pm43的普通小麦材料CH5025、感白粉病材料台长29以及CH5025×台长29的F2作图群体的抗感池DNA,对开发的SSR标记进行连锁性检测,共筛选出4个多态性标记,从而将目标区段进一步确定在标记PK_9908430和NBS_9908778之间。最后经聚类分析,筛选出与已克隆Pm基因同源性较高的1个PK序列和1个NBS序列,且在粗山羊草2D染色体和水稻第4染色体中均存在与这2个序列同源的RGA表达序列。     

SSR标记定位一个新的小麦白粉病抗性基因

来源于簇毛麦与普通小麦杂交后代的稳定小麦品系101-3含有1个新的抗白粉病显性基因,暂命名为PmX,用单体分析的方法已定位于染色体6B上.以感白粉病小麦品种中国春与101-3杂交后代F2 为材料,用65对6B染色体上和9对6A染色体上小麦微卫星引物,进行连锁分析,发现小麦微卫星标记Xgwm570与基因的遗传距离为(9.72±2.40) cM,该结果表明,该基因位于小麦染色体6BL上,同时也为分子标记辅助育种上利用该基因提供了初步的选择标记.     

水稻白叶枯病抗性研究进展

白叶枯病是世界水稻重要病害之一,且已成为研究植物和病原菌互作的模式,对该病的研究对其它病害有借鉴意义。目前已鉴定出29个抗白叶枯病基因,其中17个基因被定位到染色体上,4个基因已被克隆,在这些工作的基础上,已通过分子标记辅助选择和转基因方法育成了一些抗病新品系,展示了水稻抗白叶枯病分子育种的广阔前景。     

小麦抗赤霉病的染色体工程育种研究进展

小麦赤霉病是世界范围内的破坏性疾病,选育小麦赤霉病抗病品种对小麦生产具有重要意义。本文综述了国内外小麦赤霉病抗病品种缺乏的现状,并认为难以解决的基因连锁冗余问题,是导致抗赤霉病育种没有突破性进展的关键;作者介绍了小麦染色体工程技术的研究进展,提出了多种染色体技术相结合来提高有利基因的获取效率,将给小麦赤霉病育种带来更大进步,本文为今后小麦抗赤霉病基因的定位以及相关种质资源的研究提供参考。     

小麦抗白粉病基因定位及分子标记辅助育种综述

小麦白粉病是小麦生产的主要病害之一。使用分子标记技术对抗白粉病基因进行定位,并进行标记辅助育种是防治该病的十分经济、有效的措施。到目前为止,小麦基因组中已定名抗白粉病基因33个,其中22个基因位点的28个抗白粉病基因找到了与之紧密连锁的分子标记,其中一些已经应用到标记辅助育种中。此文对小麦抗白粉病基因染色体定位、来源及其分子标记辅助育种研究现状进行了综述,针对存在的问题提出了解决的方法。     

小麦新种质N95175抗白粉病基因的SSR分析

为明确小簇麦新种质N95175抗白粉病基因的遗传效应和基因位点,采用常规分析法结合SSR技术进行抗性基因的遗传分析和分子标记研究。抗性基因常规分析结果表明,N95175分别与高感白粉病普通小麦品种陕160和陕优225两个杂交组合的F1均现高抗,F2抗感植株比例分别为115∶43和111∶48,经χ2检验,符合3∶1的显性单基因孟德尔遗传分离比例,即该抗白粉病基因为显性单基因遗传。利用208对小麦微卫星引物对N95175×陕优225的F2抗感分离群体分析结果表明,Xgwm570和Xwmc553均与抗白粉病基因连锁,遗传距离分别为13.38和12.03 cM。Xg-wm570和Xwmc553两者之间在两群体中的遗传距离为3.74 cM。利用两引物对N95175×陕160组合F2代进行标记验证分析,分析结果与接种后调查结果符合率为89.24%。根据Xgwm570和Xwmc553在小麦染色体的位置,将N95175的抗白粉病基因定位在6A染色体上。     

小麦成株期抗条锈病基因YrCH7056的定位及其抗源分析

为了更好地利用彭提卡偃麦草资源,拓宽小麦抗源育种选择范围,对其抗条锈性和遗传模式进行探究。利用彭提卡偃麦草渗入系CH7056和小麦品种SY95-71构建重组自交系,以条锈混合菌种CYR32+CYR33+v26对重组自交系的F_7和F_8家系进行成株期抗性鉴定。结果表明:遗传群体家系中抗感单株比例在2013年和2014年间均接近1∶1,由此推断CH7056中携带有1个显性抗条锈病基因,暂命名为YrCH7056。利用细胞学技术(基因组原位杂交)已检测不到外源信号。通过对群体抗感池扫描DArT芯片,将YrCH7056初步定位在小麦1B染色体;之后利用1B染色体上的129对公共SSR标记以及72对新开发的偃麦草特异标记构建了YrCH7056的遗传图谱,侧翼标记为1BL-3848555-1.1c M-YrCH7056-2.5c M-barc240。通过比较抗性表现的时期、基因来源以及紧密连锁标记的遗传距离得出,这个抗条锈病基因不同于已定位于染色体1BL上的抗性基因,推断YrCH7056是一个抗条锈病新基因;同时,1BL-3848555在CH7056中的扩增条带与在彭提卡偃麦草和小偃7430中的条带一致,推断YrCH7056可能来自于彭提卡偃麦草。     

重要抗源京核8811品系抗小麦条锈病主效基因的单体分析

采用单体分析技术，用中国小麦条锈菌优势小种CY31和埃塞俄比亚菌系35E134的单孢菌系对重要抗源京核8811品系进行抗条锈基因分析及定位。结果表明：京核8811含有抗35E134菌系、位于2A染色体上和抗CY31菌系、位于4D染色体上的两对显性抗条锈基因，二者均控制0-0;的侵染型。异同比较显示，定位基因不同于国际上已定名的抗条锈基     

小麦品种中梁22抗条锈病基因的遗传分析和分子作图

对中梁22/铭贤169杂交F₂群体苗期抗条锈病鉴定及中国春单体系抗病基因的染色体定位发现, 中梁22携带1个显性(暂命名YrZhong22)和1个隐性抗病基因, 前者位于5B染色体。由中梁22´铭贤169的F₂群体构建抗病、感病池, 用SSR标记结合集群分离分析法(BSA), 建立了与YrZhong22连锁的4个微卫星标记Xwmc289、Xwmc810、Xgdm116和Xbarc232, 并将YrZhong22定位于小麦5BL染色体。YrZhong22与相邻微卫星位点Xwmc810和Xgdm116的遗传距离分别是2.7 cM和4.4 cM。系谱分析及分子标记分析表明, YrZhong22可能是一个来自中间偃麦草的新抗条锈病基因。     

水稻抗白叶枯病新基因Xa32（t）的鉴定和初步定位

通过多菌系接种鉴定及抗谱分析,并与目前国际上已知抗白叶枯病基因比较,证明在水稻抗源C4064中含有一个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xa32(t)。应用分离集团分析法(BSA),借助SSR和EST等分子标记,对该基因进行了分子标记定位。通过对F₂分离群体及F₃家系单株进行遗传连锁性检测,发现6个位于水稻第11染色体长臂末端的分子标记RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、RM6293和RM5926与Xa32(t)基因连锁。它们与Xa32(t)基因间的遗传距离分别为2.1、1.0、1.0、0.5、1.5和2.6 cM。其中标记RM6293和RM5926位于染色体近端粒一侧,其他4个标记RM27256、RM27274、RM2064和ZCK24位于基因的另一侧。将Xa32(t)定位在水稻第11染色体长臂末端2.0 cM范围内。     

水稻抗白叶枯病新基因Xα32(t)的鉴定和初步定位

通过多菌系接种鉴定及抗谱分析,并与目前国际上已知抗白叶枯病基因比较,证明在水稻抗源C4064中含有一个新的抗白叶枯病基因,暂命名为Xα32(t).应用分离集团分析法(BSA),借助SSR和EST等分子标记,对该基因进行了分子标记定位.通过对F2分离群体及F3家系单株进行遗传连锁性检测,发现6个位于水稻第11染色体长臂末端的分子标记RM27256、RM27274、RM2064、ZCK24、RM6293和RM5926与Xα32(t)基因连锁.它们与Xα32(t)基因间的遗传距离分别为2.1、1.0、1.0、O.5、1.5和2.6 cM.其中标记RM6293和RM5926位于染色体近端粒一侧,其他4个标记RM27256、RM27274、RM2064和ZCK24位于基因的另一侧.将Xα32(t)定位在水稻第11染色体长臂末端2.0 cM范围内.     

水稻抗稻瘟病基因的克隆及其分子育种研究进展

由子囊菌Magnaporthe oryzae引起的稻瘟病一直是困扰水稻生产的难题。克隆水稻抗稻瘟病基因并通过分子育种手段培育抗性品种是防治稻瘟病最经济有效的方法。本文主要综述了国内外抗稻瘟病水稻品种资源的发掘现状,讨论抗稻瘟病基因的定位、克隆及其连锁标记研究进展,并描述了已克隆的水稻抗稻瘟病基因在染色体上的分布特点、等位性特征、结构特点以及作用方式,并对目前国内外通过分子标记辅助培育抗稻瘟病水稻品种的应用现状进行展望。