小麦条锈病基因yry206的分子标记

小麦条锈病基因yry206的分子标记

小麦条锈病是我国水稻的首次疾病，每年都会发生，严重影响了我国小麦的产量和品质。使用抗病性药物无疑是最经济、最有效、最环保的方法。但由于多年来小麦的细菌和阳光的配合和演变，小麦的抗逆性逐渐丧失。因此，我们必须探索和探索小麦遗传的基础，挖掘、筛选、识别和改进新的抗锈性资源，并深入研究其遗传特征。培养新长期抗旱小麦品种，避免抗源轮换，合理配置抗源，多样化抗源，缓解抗强乃馨品种的抗锈性“丧失”具有重要意义。粗山羊草是一种野生杂草,是小麦的野生近缘属种,是D基因组的供体,因起源于高湿地区,至今仍保持野生性,所以蕴含大量的抗病基因.粗山羊草蕴含了很多抗病基因,其中抗杆锈Sr33和Sr41基因,抗叶锈的Lr21、Lr22a、Lr32、Lr39、Lr42和Lr43基因,抗条锈Yr24和Yr28以及抗白粉病Pm2和Pm19基因都来自于粗山羊草.张海泉等用抗病粗山羊草与感病粗山羊草杂交,成功将抗小麦白粉病基因定位在2D和5DL染色体上;MirandaLM等从粗山羊草发现的Pm34和Pm35基因定位在5D染色体上;SunXiao-Li等利用此种方法标记在5DL标记了两个抗小麦白粉病基因PmY170和PmY212.本研究通过粗山羊草间的杂交,确定粗山羊草抗病基因的显隐性.利用Y206/Y121的F2代群体,对条锈病抗病性进行遗传分析,并利用SSR分子标记对该抗病基因标记定位,以明确抗病基因的数量、类型和在染色体上的位置以及与已知抗条锈病基因间的关系,这对抗条锈病新基因的挖掘、已知抗性基因的合理利用以及为小麦育种提供优良抗病新种质具有积极的意义.1材料和方法1.1y17038份不同产地的粗山羊草(Ae34-39,Y121-126,Y168-Y170,Y201-Y208,Y212-226),由中国农业科学院作物所提供;条中29和条中31小种,由西北农林科技大学馈赠.1.2共感染材料抗体检测抗病性鉴定:以高度感病的铭贤169小麦作诱发行,接种条中29和条中31混合菌株,待对照铭贤169充分发病后(约14d以后),对供试材料记载抗病性,分免疫(0)、近免疫(0;)、高度抗病(1)、中度抗病(2)、中度感病(3)、高度感病(4)共6级,并加用“+”、“–”表示轻重程度.粗山羊草间杂交,观察结实率及后代育性情况,检测部分杂交后代F1和F2代条锈病抗感分离情况.1.3ssr标记的筛选、聚丙烯酰胺凝胶电泳及荧光标记的合成按CTAB法提取粗山羊草基因组DNA,用0.8%琼脂糖凝胶和紫外分光光度计检测样品的浓度和纯度.SSR引物根据http://www.g/microsat/以及Röder等发表的序列合成.采用分离群体分组分析法筛选在抗、感池间出现稳定差异的引物,进而比较其在两亲本及F2代个体中表现出的多态性,验证SSR标记与小麦条锈病抗性基因的连锁关系.扩增产物用5%变性聚丙烯酰胺凝胶电泳分离和银染显影.1.4利用kosampi函数进行用Mapmaker/exp3.0软件对F2代分离群体的抗病性和分子标记的分离数据进行连锁分析,利用Kosambi函数将重组率转化为遗传距离(Centimorgan,cM),用Mapdraw软件绘制连锁图.试验的抗病性鉴定和粗山羊草间杂交部分在中国农科院作物所试验地中进行,后期的分子标记工作在河北经贸大学生物科学与工程学院实验室完成.2结果与分析2.1y189y233和ae33ae3y14的粘结情况为了鉴定粗山羊草的遗传力和筛选抗条锈病基因,进行了抗病粗山羊草与感病粗山羊草间的杂交.在11个杂交组合中,有两个组合Y189×Y2272和Ae35×Ae34杂交未结实,占杂交数的18.18%.在杂交结实的组合中,Y121×Y168杂交组合结实率最高,达83.33%,Y214×Y2272组合的结实率较低,为8.33%,11个杂交组合平均结实率为36.64%(表1).杂交结实组合后代的发育及自交结实情况正常.2.2抗感分离和抗/幼双组分标准选取条锈病免疫材料Y206和高度感病材料Y121杂交后代进行遗传分析和抗病性鉴定.发现F1单株全部抗病,且表(Bulkedsegregantanalysis,BSA)鉴定与抗病基因连锁的微卫星标记.在F2代分离群体中,分别选取10个高抗单株DNA和10个高感单株DNA等量混合,分别组成DNA抗病池(PR)、感病池(PS),用亲本和抗病池、感病池对微卫星引物进行筛选.现为免疫,194个单株的F2代群体发生抗、感分离,其中150株抗病,44株感病,经卡方测验,0.56<χ20.05=3.85,符合3:1的显性单基因分离规律(表2).但由于杂交后代的个数较少,位于其它染色体上可能还有相应的抗病基因未被检测到,该分离群体中可能含有1个来自抗病粗山羊草Y206的显性抗小麦条锈病单基因,暂命名为YrY206.2.3yry206是抗锈病基因.利用BSA法,用756对小麦微卫星引物在抗病亲本、感病亲本、抗病池和感病池之间进行多态性分析,对筛选到的多态性引物进行小群体验证,最终获得38对引物具有多态性用F2作图群体进一步筛选,纪录扩增带型,在3D染色体上获得7对引物与YrY206连锁的SSR标记,利用Mapmaker/exp3.0进行分析,结果表明Wmc11a、Xgwm71c、Xgwm161和xgwm183与YrY206处于一个连锁群中,与抗病基因的遗传距离分别是4.0cM、3.3cM、1.5cM和9.3cM,YrY206位于Xgwm161和xgwm183之间(图1,图2),定位在3DS染色体上,另外3对引物与YrY206不在一个连锁群中.标记的排列顺序与已经建立小麦整合图谱一致.在3D上,目前还没有小麦条锈病基因定位.因此,说明了YrY206是一个新的抗锈病基因.3抗条锈病基因本研究中,粗山羊草间杂交共做了11个组合,有2个组合出现了不育,发生了生殖隔离现象,说明粗山羊草亚种间杂交有生殖隔离现象出现,这与植物学上将粗山羊草分成Eusquarrosa和Strangulata两个亚种的结果相一致.[1,2,14～21].来源于小麦野生近缘属种的抗病基因在小麦生产上发挥了巨大的作用,何名召等用从硬粒小麦–粗山羊草人工合成小麦材料鉴定出抗小麦条锈病基因YrC108.KuraparthyV等从小伞山羊草组的卵穗山羊草中鉴定出抗小麦条锈病和叶锈病基因Yr40和Lr57.来自于粗山羊草的抗病基因陆续被发现和命名.如抗杆锈Sr33和Sr41基因,抗叶锈的Lr21、Lr22a、Lr32、Lr39、Lr42和Lr43基因,抗条锈Yr24和Yr28以及抗白粉病Pm2、Pm19、Pm34和Pm35基因都来自于粗山羊草,来自于小麦D基因组供体的粗山羊草上的抗病基因正成为小麦抗病育种的来源和补充.来自于粗山羊草的抗条锈病基因有Yr24和Yr18,分别定位在1BS和4DS染色体上,而本研究发现来自粗山羊草的抗小麦条锈病的基因YrY206定位在3DS染色体上,与上述两个基因在不同的染色体上,因此可以认定三者不是相同的基因.YrY206是新的抗病基因.YrY206经过多年连续试验,证明对我国条锈病优势小种条中29、条中30、条中31和条中32具有持久抗病性,且全生育期抗病.抗病粗山羊草Y206中含有的YrY206基因作为条锈病优良主效抗病基因,为小麦抗条锈病基因分子标记