





中国农业科学 ›› 2024, Vol. 57 ›› Issue (1): 52-64.doi: 10.3864/j.issn.0578-1752.2024.01.005
所属专题: 专题——小麦抗病新基因挖掘及品种培育
李子萌1(
), 袁婵1(
), 张宇庆2, 任妍3, 刘鹏鹏4, 严珊珊1, 袭梦涵1, 穆培源4, 兰彩霞1(
)
收稿日期:2023-07-07
接受日期:2023-09-05
出版日期:2024-01-01
发布日期:2024-01-10
通信作者:
联系方式:
李子萌,E-mail:18206462811@163.com。袁婵,E-mail:yuanchan9606@163.com。李子萌和袁婵为同等贡献作者。
基金资助:
LI ZiMeng1(
), YUAN Chan1(
), ZHANG YuQing2, REN Yan3, LIU PengPeng4, YAN ShanShan1, XI MengHan1, MU PeiYuan4, LAN CaiXia1(
)
Received:2023-07-07
Accepted:2023-09-05
Published:2024-01-01
Online:2024-01-10
摘要:
【目的】中国是世界上最重要的小麦生产国和消费国之一,确保小麦产量稳定对我国粮食安全具有重要意义。小麦白粉病是限制小麦产量的重要因素之一。选育抗病品种是控制该病害最经济、有效环保的途径,挖掘新成株抗性基因/位点为选育持久抗病小麦品种提供依据。【方法】由国际玉米小麦改良中心(CIMMYT)培育的普通小麦品系Arableu#1在苗期对白粉病表现为感病,而成株期呈现高水平抗性。为深入解析其抗病遗传机制,利用Arableu#1与高感品系Apav#1杂交,构建一个含有142个家系的F5重组自交系群体,采用基因分型测序(genotyping-by-sequencing,GBS)平台测序,获得4 298个在亲本间具有多态性的分子标记,并进行群体检测,所获基因型用于构建整个群体的遗传连锁图。【结果】结合白粉病连续2年田间表型和基因型数据,使用IciMapping 4.1对田间病害严重度、病程曲线下面积(AUDPC)和病害多年平均严重度(MFDS)等性状进行QTL定位分析,在该群体中定位了4个来自Arableu#1的白粉病成株抗性位点,分别位于染色体1BL、5BL、6BS和7BL上,以及2个来自Apav#1的抗性位点,分别位于染色体2DS和4BL上,可解释白粉病表型变异介于3.1%—28.5%。6个位点聚合时的群体平均病害严重度达到各位点组合中的最低水平,QPm.hzau-1BL、QPm.hzau-4BL、QPm.hzau-5BL和QPm.hzau-7BL 4个位点聚合后的效应仅次于6个位点同时存在。【结论】将2个新位点QPm.hzau-5BL和QPm.hzau-7BL的两翼分子标记开发成KASP标记,经对570份世界各地育成品种或地方品种检测,2个位点单独存在或聚合在一起时均表现出不同程度的白粉病抗性,且这两个位点在我国小麦材料中的分布频率较CIMMYT的小麦种质中低。获得1个可能同时聚合6个白粉病抗性位点家系,其田间白粉病抗性可达近免疫水平。
李子萌, 袁婵, 张宇庆, 任妍, 刘鹏鹏, 严珊珊, 袭梦涵, 穆培源, 兰彩霞. 普通小麦Arableu#1白粉病成株抗性遗传解析[J]. 中国农业科学, 2024, 57(1): 52-64.
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表1
Arableu#1×Apav#1重组自交系群体抗白粉病成株抗性QTL检测"
| 数量性 状位点 QTL | 性状 Traits | 遗传位置 Genitic position (bp) | 左标记 Left marker | 右标记 Right marker | 物理位置 Physical position (bp) | 阈值 LOD | 表型变异 贡献率 PVE (%) | 加性效应 Adda |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| QPm.hzau- 1BL | PM2020HNAUb | 82 | 5411162|F|0-35:A>C | 1132278|F|0-20:C>T | 669241198-673742433 | 10.1189 | 17.0074 | 108.7386 |
| PMMc | 82 | 5411162|F|0-35:A>C | 1132278|F|0-20:C>T | 669241198-673742433 | 16.3082 | 19.3908 | 5.3090 | |
| PM2020HNad | 89 | 4005037 | 5324108|F|0-18:A>G | 669241098-669316590 | 14.0842 | 22.0558 | 10.5464 | |
| PM2019HNb | 100 | 1112007 | 100041322|F|0-38:A>G | 674392512-675401897 | 20.6815 | 19.1550 | 10.0301 | |
| PM2019HNa | 101 | 100041322|F|0-38:A>G | 100084210|F|0-16:A>G | 675401829-680220849 | 15.7207 | 22.9672 | 7.2837 | |
| PM2019HNAU | 102 | 100041322|F|0-38:A>G | 100084210|F|0-16:A>G | 675401829-680220849 | 17.5926 | 18.2297 | 98.5048 | |
| QPm.hzau- 5BL | PMM | 101 | 1091498|F|0-37:C>T | 1125898|F|0-46:T>C | 571213585-571321896 | 3.4217 | 12.6502 | 3.5605 |
| PM2019HNa | 105 | 4990348 | 4992023|F|0-12:C>T | 564159095-565507647 | 4.1067 | 12.4673 | 4.9577 | |
| PM2019HNb | 105 | 4990348 | 4992023|F|0-12:C>T | 564159095-565507647 | 4.0420 | 12.2839 | 6.5241 | |
| PM2019HNAU | 105 | 4990348 | 4992023|F|0-12:C>T | 564159095-565507647 | 4.4736 | 13.5031 | 68.8906 | |
| QPm.hzau- 6BS | PM2019HNAU | 181 | 1019642|F|0-23:A>G | 2275142 | 291067175-346802356 | 6.6477 | 5.582 | 54.3958 |
| PM2019HNb | 185 | 3021981 | 3027047|F|0-12:T>C | 249498029-250762293 | 16.6672 | 14.599 | 9.4876 | |
| PM2019HNa | 186 | 3027047|F|0-12:T>C | 3958061 | 249498029-271823336 | 5.3738 | 6.5224 | 3.9575 | |
| QPm.hzau- 7BL | PM2019HNa | 447 | 3023211|F|0-16:G>T | 1048655 | 750120578 | 6.7070 | 7.042 | 4.1106 |
| PM2019HNb | 447 | 3023211|F|0-16:G>T | 1048655 | 750120578 | 13.3810 | 19.306 | 9.4272 | |
| PM2019HNAU | 447 | 3023211|F|0-16:G>T | 1048655 | 750120578 | 18.5323 | 13.6867 | 89.1064 | |
| PM2020AU | 456 | 1110896 | 2277387 | 744194196-739539181 | 4.7959 | 6.5277 | 62.9146 | |
| QPm.hzau- 2DS | PM2020HNa | 40 | 100077941|F|0-49:C>G | 1093454|F|0-34:G>A | 22163592-22160735 | 4.7886 | 7.7274 | -6.5343 |
| PM2019HNb | 59 | 4910771|F|0-64:A>G | 1112583 | 22290086-391305793 | 4.4180 | 3.0742 | -4.6587 | |
| QPm.hzau- 4BL | PM2019HNb | 88 | 4989722|F|0-15:T>C | 1231372 | 526935193-541900628 | 12.5201 | 9.9972 | -8.3699 |
| PM2020HNb | 88 | 4989722|F|0-15:T>C | 1231372 | 526935193-541900628 | 9.9310 | 17.9438 | -8.3873 | |
| PM2020HNAU | 88 | 4989722|F|0-15:T>C | 1231372 | 526935193-541900628 | 14.7970 | 28.5337 | -165.1792 | |
| PMM | 88 | 4989722|F|0-15:T>C | 1231372 | 526935193-541900628 | 14.3437 | 17.1539 | -5.8169 |
表2
Arableu#1中成株抗白粉病位点效应以及多位点互作分析"
| 源 Source | 家系个数 No. of RILs | 平均病害严重度 MFDS | Ⅲ型SS Type Ⅲ SS | 均方 Mean square | F 值 F value | Pr>F |
|---|---|---|---|---|---|---|
| YEAR | 465.64513 | 465.64513 | 2.77 | 0.0972 | ||
| None | 3 | 65.42 | ||||
| QPm.hzau-2DS | 3 | 61.25 | 1666.98 | 1666.98 | 9.93 | 0.00 |
| QPm.hzau-4BL | 2 | 60.35 | 13073.84 | 13073.84 | 77.87 | <.0001 |
| QPm.hzau-7BL | 2 | 53.75 | 5313.59 | 5313.59 | 31.65 | <.0001 |
| QPm.hzau-6BS | 4 | 48.23 | 5111.97 | 5111.97 | 30.45 | <.0001 |
| QPm.hzau-5BL | 4 | 43.75 | 4592.06 | 4592.06 | 27.35 | <.0001 |
| QPm.hzau-1BL | 5 | 43.50 | 11287.23 | 11287.23 | 67.23 | <.0001 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS | 4 | 43.00 | 17860.56 | 5953.52 | 43.67 | <.0001 |
| QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-6BS | 1 | 38.75 | 29892.48 | 14946.24 | 77.27 | <.0001 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-5BL | 5 | 34.13 | 1062.37 | 531.18 | 3.91 | 0.02 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-5BL | 1 | 32.50 | 1195.99 | 1195.99 | 8.49 | 0.00 |
| QPm.hzau-5BL×QPm.hzau-6BS×QPm.hzau-7BL | 2 | 31.88 | 1956.69 | 1956.69 | 10.12 | 0.00 |
| QPm.hzau-5BL×QPm.hzau-7BL | 5 | 31.25 | 896.09 | 896.09 | 4.63 | 0.03 |
| QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-6BS | 1 | 25.94 | 1959.85 | 979.93 | 5.07 | 0.01 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-6BS | 12 | 23.34 | 962.25 | 481.13 | 3.54 | 0.03 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-6BS | 2 | 20.31 | 1992.52 | 996.26 | 7.34 | 0.00 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-6BS | 4 | 16.44 | 7944.25 | 1134.89 | 8.32 | <.0001 |
| QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-5BL×QPm.hzau-7BL | 2 | 14.38 | 2822.06 | 564.41 | 4.01 | 0.00 |
| QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-5BL | 2 | 14.06 | 19505.16 | 3901.03 | 27.70 | <.0001 |
| QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-5BL×QPm.hzau-6BS | 2 | 13.75 | 2019.21 | 403.84 | 2.87 | 0.01 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-7BL | 1 | 12.50 | 10420.55 | 1488.65 | 10.92 | <.0001 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-5BL×QPm.hzau-6BS×QPm.hzau-7BL | 2 | 12.50 | 10264.40 | 1283.05 | 9.11 | <.0001 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-5BL | 2 | 12.45 | 6065.47 | 866.50 | 6.36 | <.0001 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL | 1 | 11.38 | 19394.83 | 4848.71 | 35.56 | <.0001 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-5BL×QPm.hzau-7BL | 1 | 7.50 | 839.91 | 419.96 | 3.09 | 0.05 |
| QPm.hzau-1BL×QPm.hzau-2DS×QPm.hzau-4BL×QPm.hzau-5BL×QPm.hzau-6BS×QPm.hzau-7BL | 1 | 4.20 | 14531.45 | 1096.72 | 8.37 | <.0001 |
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