小麦–中间偃麦草渗入系抗白粉病基因PmCH7124的分子定位

小麦新种质CH7124由八倍体小偃麦TAI8335与高感白粉病小麦品种晋麦33杂交后代衍生而来,在苗期对白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2表现免疫或高抗,抗病表现与TAI8335及其野生亲本中间偃麦草相似。基因组原位杂交未检测到CH7124含有外源染色体信号。利用CH7124与感病亲本SY95-71和绵阳11的杂交群体接种鉴定和遗传分析证实,CH7124成株期对E09的抗性由1对显性核基因控制,暂命名为Pm CH7124。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis,BSA)对SY95-71/CH7124的F6群体进行SSR标记扫描,发现抗性基因Pm CH7124与5对SSR标记连锁,与两翼邻近标记Xgwm501和Xbarc101的遗传距离分别为1.7 c M和4.5 c M。利用中国春缺体–四体和双端体材料,将Pm CH7124及其连锁标记定位在小麦2B染色体长臂上。通过分析2BL上其他抗白粉病基因的抗谱、抗性来源、物理图谱位置以及连锁标记在Pm CH7124作图群体中的多态性,认为Pm CH7124不同于2BL上已知的抗白粉病基因Pm6、Pm33、Pm JM22、Ml Zec1、Ml AB10和Ml LX99。     

小麦全基因组NBS类R基因分析及2AL染色体NBS-SSR特异标记开发

NBS (nucleotide binding site)类基因是植物界中最重要的一类抗病基因。用信息学方法从普通小麦(Triticum aestivum L.)全基因组中分离出2406条含有NBS结构的完整蛋白序列,每条包含48~2272个氨基酸。根据NBS结构域两端是否连接CC或LRR结构域,将TaNBS分为N、CN、NL和CNL4类。对TaNBS所在scaffold序列的SSR位点进行诊断,从1203条scaffold序列上发现2177个SSR位点,以二碱基重复位点最多,占73.5%。针对小麦2AL染色体上的51个SSR位点开发标记,缺体-四体和双端体验证结果表明,有39个标记(76.5%)为2AL特异标记,其中24个特异标记在抗白粉病材料Khapli (2AL上携带Pm4a)和感病材料Chancellor间存在多态性。利用近等基因系Khapli/8*Cc筛选出3个可能与Pm4a连锁的NBS-SSR标记,分别是Sxaas_2AL22、Sxaas_2AL39和Sxaas_2AL46。本研究开发的与抗病序列紧密连锁的特异SSR标记可用于2AL染色体上抗病新基因的检测以及已有抗病基因的候选序列筛选。     

与小麦抗白粉病基因Pm48紧密连锁分子标记的开发

Pm48为本实验室鉴定的一个抗白粉病新基因。为精细定位该基因,利用混池ddRAD测序鉴定了81个与该基因关联的序列,开发了STS标记Xmp931,转化了CAPS标记Xmp928、Xmp930和Xmp936;同时,利用粗山羊草基因组序列开发了71个基因组SSR标记,定位了其中的Xmp1089和Xmp1112。在115个宁糯麦1号′Tabasco衍生的F2:3家系中,Xmp928与目的基因共分离,Xmp1112位于近着丝粒方向处距抗病基因3.1 c M。在671个纯合感病家系中,标记Xmp928仍与目的基因共分离。利用3个中国春5DS缺失系,最终将Pm48定位在小麦5DS上0.63–0.67的臂区段中。     

小麦材料CH7034中成株期抗白粉病QTL定位

小麦生长过程中常因白粉病侵扰而造成产量和品质损失,发掘新抗源、鉴定新位点是小麦品种抗性改良的基础。CH7034是本实验室选育的一份抗白粉病材料。本研究利用芯片技术对CH7034与感病品种SY95-71的重组自交系(recombinant inbred lines, RIL)群体进行扫描,结合3年成株抗白粉病鉴定数据,鉴定出5个QTL-Pm,之后开发SSR标记对主效位点QPm.sac-2B.1 (表型变异解释率为30.6%~33.6%)进行图谱加密,进一步将其定位在小麦2B染色体长臂683 034 934~703 889 622基因组区段内,侧翼标记为X2BL-NRM12和X2BL-NRM17。本研究结果为小麦抗病育种提供了新抗源和可用于PCR检测的常规分子标记。     

从野生二粒小麦导入普通小麦的抗白粉病基因MlWE18分子标记定位

野生二粒小麦(Triticum turgidumvar. dicoccoides)是小麦抗白粉病遗传改良的重要基因资源。利用野生二粒小麦WE18与普通小麦品种(系)连续多次杂交和自交,育成对白粉病菌生理小种E09高度抵抗的小麦新品系3D249(京双27//燕大1817/WE18/3/温麦4,F₇)。利用高感白粉病品系薛早和3D249组配杂交组合,获得杂种F₁代、F₂分离群体和F₃代家系,进行苗期白粉病抗性鉴定和遗传分析。结果表明,小麦品系3D249对E09小种的抗性受显性单基因控制,暂命名该基因为MlWE18。利用集群分离分析法(BSA)和分子标记分析,发现4个简单重复序列(SSR)标记(Xwmc525、Xwmc273、Xcfa2040和Xcfa2240)、1个EST-STS标记(Xmag1759)和1个EST-STS序列标记(XE13-2)与抗白粉病基因MlWE18连锁,在遗传连锁图谱上的顺序为Xwmc525–Xcfa2040–Xwmc273–XE13-2–Xmag1759–MlWE18–Xcfa2240。SSR标记的染色体缺失系物理定位结果表明,抗白粉病基因MlWE18位于小麦7A染色体长臂末端的Bin 7AL 16–0.85–1.00。与已知定位于该染色体区域的Pm基因遗传连锁图谱比较表明,MlWE18与抗白粉病基因Pm1、MlIW72、PmU、Mlm2033和Mlm80均位于7AL相同染色体区段。     

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–中间偃麦草隐形渗入系抗白粉病基因pmCH83分子定位

小麦新种质CH09W83为八倍体小偃麦TAI7047与高感小麦品种晋太170杂交、回交后代衍生而来的高代选系,在苗期免疫或高抗我国白粉病菌株E09、E20、E21、E23、E26、Bg1和Bg2。为定位CH09W83中的抗病基因,将CH09W83与感病亲本杂交和回交,通过对F₁、F₂、F_2:3和BC₁代的接种鉴定和遗传分析,证实CH09W83成株期对E09的抗性由1对隐性核基因控制,暂命名为pmCH83。采用分离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA),以658对SSR标记对台长29(感病)× CH09W83的F₂群体分析发现,抗性基因pmCH83与SSR标记Xgpw7272、Xwmc652、Xgwm251、Xgwm193连锁,与两翼邻近标记Xwmc652和Xgwm251的遗传距离分别为3.8 cM和4.3 cM。利用中国春缺体–四体、双端体将pmCH83及其连锁标记定位在4BL染色体上。原位杂交、染色体配对及连锁标记分析结果表明,CH09W83可能是一个小麦与中间偃麦草的隐形异源渗入系。系谱和图谱位置分析表明,pmCH83很可能是来自中间偃麦草一个新的抗白粉病基因。     

小麦新品种济麦22抗白粉病基因的分子标记定位

为明确济麦22携带抗白粉病基因的染色体位置,利用济麦22与感病亲本中国春杂交,用小麦白粉菌(Blumeria graminis f. sp. tritici)强毒性小种E20对F₂抗、感分离群体和F_2:3家系进行抗病鉴定和遗传分析。结果表明,济麦22携带1个显性抗白粉病基因, 暂被命名为PmJM22。运用SSR和EST标记及分离群体分组分析法(bulked segregant analysis, BSA),将其定位在2BL染色体上,与4个SSR和5个EST标记间的连锁距离为7.7 cM (Xwmc149)到31.3 cM (Xbarc101)。通过分析2BL上其他抗白粉病基因的来源、染色体位置和抗性反应,认为PmJM22不同于Pm6、Pm26、Pm33和MlZec1。     

海岛棉NBS-LRR类抗病基因同源序列的克隆与定位

植物R基因产物存在非常类似的结构域，如NBS、L,RR、STK、LZ、TM、TIR等。依据保守序列设计引物寻找抗病基因类似物(Resistance Gene Analog，RGA)，从而定位或克隆抗病基因在理论上是可行的，这种方法称为R基因同源克隆法。RGA往往与已知抗病基因具有很高的相似性，均含有LRR、NBS或蛋白激酶中的保守基序，有的与已知抗病基因连锁，或是抗性基因家族中的成员，抑或与已知抗病基因无关，它们最有可能参与植物抗病反应过程中的信号识别、信息传导等途径，并且与植物抗病基因具有密切的关系，但RGA并非等同于植物R基因。将RGA作为分子标记整合到植物分子连锁图谱中，或将其作为探针筛选基因组文库，获得候选抗病基因则不失为一条克隆基因的捷径。利用已知R基因的保守序列设计引物进行PCR扩增，已经在植物中分离到了许多与已知R基因同源的DNA序列，并且有很多RGA作为标记定位在抗病位点附近，有点被证明与抗病性状共分离。小麦抗叶锈基因Lrl0的分离是利用该方法进行抗病基因克隆的首次报道。本研究依据N，L6，RPS2等NBS类抗病基因的NBS保守区设计简并性引物扩增棉花基因组DNA，在517bp左右获得特异性扩增条带。回收PCR产物，连接转化共得到800个克隆。经酶切筛选、嵌套引物鉴定获得252个候选RGA克隆。测序后获得11条RGA序列，这些序列的大小在500—527bp之间，其中3条序列中含有1或2个终止子。所有11个RGA序列都含有NBS保守区的Kinase海岛棉1a(GGVGKTT)、kinase-2(VLDD)、kinase-3a(GSRII)及跨膜区(GLPLA)等保守结构域，与已知抗病基因的保守结构具有较高的吻合程度。本研究所获得的RGA与大豆、棉花、腰豆等作物中已经克隆的NBS类RGA的核苷酸序列有很高的相似性。其中8条可通读的RGA序列推导出的氨基酸序列同已知抗病基因L6、RPMl、SRPS2、N表现出从25％——58％的相似性。本研究以海陆杂交F2群体作为定位群体，应用RFLP方法将获得的7条RGA序列定位在棉花基因组中。Gbrga2和Gbrga8定位于第11同源群的三个位点：连锁群1302的端点及连锁群A03距端点59．2cM处。在连锁群1302中与pAR286E4C标记定位在同一位点，与Unig22d03bE6D标记相距5．6cM在连锁群A03中与pARlllE3C标记共同定位在端点，同时定位在Unig26804E5D(22D)标记下游1．7cM处和Gate4DB08bE3D(14D)标记上游8．6cM处。Gbrga508和Gbrga535定位于第4同源群的两个位点，D染色体组的第20号染色体上距端点175．3eM处，与Unig27A04E5C标记和M16—118E1C标记分别相距2．7cM和3．8cM；Gbrga508和Gbrga535同时还定位于A染色体组第5号染色体上距端点142．9cM处，与G1025aE5C标记和Gate2CFllE3C标记相距2．6cM和1．2cM。Gbrga522，Gbrga568和Gbrga39定位于第4连锁群D染色体组的第20号染色体上距端点5．5cM处。与Unig24H03E6C标记和P13—6E3D标记分别相距1．0cM和2．0cM。海岛棉RGA的获得、在基因组的定位，对于棉花NBS类R基因的起源和进化，利用分子标记辅助育种以及棉花抗病基因的克隆，提供了重要的背景。     

普通小麦DH155抗白粉病基因的分子作图及应用分子标记辅助选择将其转移

普通小麦品系DH155对白粉病菌表现高抗。为明确DH155所携带抗白粉病基因的遗传方式及与抗病基因连锁SSR标记,利用DH155与高感小麦品系SN2890杂交获得的F2和F2:3群体进行接种鉴定和遗传分析,发现DH155对白粉菌菌株E09的抗性受1对显性基因控制,暂命名为Ml DH155。BSA和分子标记分析结果显示,Ml DH155与SSR标记Xcfd81和Xcfd18连锁。利用已发表的中国春和粗山羊草D基因组序列开发新标记,进一步将Ml DH155定位于标记Xsdau K525和Xsdau K527之间,其遗传距离分别为0.2 c M和0.8 c M。将DH155与感白粉病优良品系HB133-4和旱10杂交,在F2~F4代,结合优良农艺性状选择、分子标记辅助选择和抗白粉病鉴定,获得3个高抗白粉病且农艺性状优异的株系(SDAU2100、SDAU2101和SDAU2102)。利用14个白粉菌菌株对DH155进行苗期接种鉴定表明,DH155对13个菌株表现抗病反应型。这些菌株对DH155的毒力谱与已知抗白粉病基因Pm2相似,但DH155对Bg78-3和Bg44-5菌株的反应型与携带Pm2的Ulka/8*Cc不同。结合本试验结果和Pm2基因的相关报道,推测Ml DH155可能是Pm2或其等位基因。     

Identification of resistance gene analogue markers closely linked to wheat powdery mildew resistance gene Pm31

Specific oligonucleotide primers, designed for the sequences of known plant disease resistance genes, were used to amplify resistance gene analogues (RGAs) from wheat genomic DNA. This method was applied in a bulked segregant analysis to screen for the RGA markers linked to the powdery mildew resistance gene Pm31, introgressed into common wheat from wild emmer. Two RGA markers (RGA200 and RGA390) were found to be closely linked to Pm31 and completely co‐segregating with the marker allele of Xpsp3029 linked to Pm31, with a genetic distance of 0.6 cM. These two RGA markers were then integrated into the formerly established microsatellite map of Pm31 region. The result showed the effectiveness of the RGA approach for developing molecular markers linked to disease resistance genes and demonstrated the efficiency of denaturing polyacrylamide‐gel electrophoresis for detecting polymerase chain reaction polymorphism.     

小麦地方品种小白冬麦抗白粉病基因分子标记

小麦农家品种小白冬麦对小麦白粉病具有良好抗性,对病原菌拥有较广的抗谱,并与其他已知抗白粉病基因的抗谱不同,遗传分析证实小白冬麦的苗期抗性由一个隐性抗白粉病基因控制。为了寻找与小白冬麦所携带抗白粉病基因连锁的分子标记,采用小白冬麦和感病品种Chancellor(CC)正反交组合,在2个F₂群体125和107个单株上进行验证。结果显示,抗白粉病基因mlxbd与引物Xgwm577、Xgwm1267等紧密连锁,通过中国春及其第7部分同源群缺体-四体系,双端体系和缺失系将其定位在7B染色体长臂末端区域(7BL-10,Bin 0.78~1.00), 利用与mlxbd最近的引物Xgwm577扩增23个含有已知抗白粉病基因的小麦品种,检测发现这个引物不能单独用于分子标记辅助选择育种。     

小麦抗叶锈病基因Lr45的SSR分子标记

用定位于2A染色体的59对SSR、EST-SSR引物,对小麦抗叶锈病基因Lr45进行分子标记,共筛选出11对揭示TcLr45多态性的引物。用157株F₂抗感群体对这11对引物进一步检测,得到4个与Lr45共分离的SSR标记(Xgwm95、Xgwm47、Xgwm372和Xgwm122)。将经PAGE检测的标记Xgwm95的抗感差异带及Xgwm47的抗性片段进行克隆测序发现其中含有微卫星序列,且均为二核苷酸重复。Xgwm372和Xgwm122经琼脂糖凝胶电泳发现与Lr45的供体黑麦有共同的标记片段,可直接用于分子标记辅助选择。     

小麦新种质CH1357抗白粉病遗传分析及染色体定位

白粉病是影响小麦产量和品质的一种主要病害。小偃麦衍生品系CH1357对白粉病具有较好的成株抗性,苗期对27个菌株表现为免疫或高抗,是一个高抗白粉病的优异抗源。为了明确其抗白粉病基因在染色体上的位置,对台长29/CH1357和绵阳11/CH1357的F_1、BC_1及F_(2:3)家系进行了遗传分析,并利用分离群体分组分析法(bulked segregantanalysis,BSA)将其初步定位。CH1357的白粉病抗性受1对显性核基因控制,位于染色体5DS,暂命名为PmCH1357。其侧翼连锁标记为Xcfd81和Xbwm8,在2个作图群体台长29/CH1357和绵阳11/CH1357中的遗传距离分别为2.0 cM/11.3 cM和1.5 cM/8.9 cM。PmCH1357与5DS染色体上已报道的其他抗白粉病基因抗谱不同,可能是一个新的抗源。     

小麦抗白粉病基因Pm5e的SSR标记研究

小麦白粉病是由小麦白粉菌（Erysiphe gramini f.sp．fritici）引起的真菌性病害。冬小麦品种复壮30中含有一个单隐性抗白粉病基因,即Pm5e。该基因对我国流行的白粉病小种表现为高抗或免疫。本研究以含抗白粉病基因的复壮30、感病品种Chancellor为材料构建F2分离群体,利用分离群体分组分析法（bulked segregant analysis,BSA）对该抗白粉病基因进行了SSR标记分析。在已定位在7B染色体上的56对SSR引物中,8对引物能在亲本间稳定的揭示多态性差异,3个引物Xwmc364、Xbarc065和Xwmc517在抗、感亲本,抗、感池间均表现多态性差异,F2分离群体的验证结果表明标记Xwmc364175、Xbarc06590和Xwmc517200与抗病基因连锁,遗传距离分别为4．9cM、5．1cM和18．5cM。其中标记Xwmc364175和Xbarc06590与抗病基因连锁紧密,在对Pm5e的标记辅助选择（marker-assisted selection,MAS）中具有重要利用价值。